硫化物固态电解质助力全固态钠电池发展

随着新一代能源存储体系的广泛应用，发展具有高安全性且低成本的二次电池具有重要意义。作为目前锂离子电池最具前景的平价替代品，钠离子电池具有原料来源广泛、资源充足、成本低廉等优势，能够有效缓解由于锂资源价格飞涨带来的电池产能卡脖子的问题。与此同时，钠离子电池长循环寿命可以实现电池系统高效、长远收益，未来在电动摩托车、低速电动汽车和大规模储能领域具有巨大的应用潜力。然而，与锂离子电池相似，传统钠离子电池依然饱受电解液易燃易漏问题的困扰。所以，采用不可燃的固态电解质组装固态钠金属电池认为是解决安全隐患以及实现更高能量密度的可行性方法。

其中，硫化物固态电解质由于其具有能够媲美液态电解液的高离子电导率而被认为是最有希望大规模应用的固态电解质。并且其良好的机械柔韧性也有利于实现电极/电解质界面的良好接触。然而，硫化物固态电解质较差的空气、水分稳定性极大限制了其大规模生产；并且，硫化物电解质与电极之间的化学/电化学不稳定性也是限制其发展的重要原因之一。为进一步推动全固态钠电池的发展，如何低成本、大规模制备硫化物电解质，以及全固态电池制备工艺的优化是当下亟待解决的问题。

基于此，天津大学分子+研究院杨永安教授与郑州大学化工学院周震教授对目前硫化物全固态钠电池的发展进行了综述。该综述从硫化物固态电解质晶体结构出发，首先阐明了硫化物固态电解质内部离子传输机制；随后，针对目前硫化物电解质所面临的问题和挑战，从电解质调控、制备工艺优化和新型复合电解质三方面分析总结了相应解决方法；对于界面问题，作者分别从正极侧和负极侧讨论了影响硫化物固态电解质/电极界面稳定性的一系列重要因素，并归纳了界面调控的策略；对于硫化物固态钠电池的大规模应用，作者从原料及硫化物电解质低成本制备、硫化物电解质与正负极的匹配以及硫化物全固态电池的整合方面进行了分析。最后，作者对硫化物固态钠电池未来的发展进行了进一步地展望，为推动全固态钠电池的大规模应用指明了可行的发展方向。

该成果发表于国际顶级期刊Mater. Today 2024。第一作者为南开大学材料科学与工程学院博士研究生杨振东和郑州大学化工学院唐宾副研究员，通讯作者为天津大学分子+研究院杨永安教授与郑州大学化工学院周震教授。

https://doi.org/10.1016/j.mattod.2024.08.011