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全固態鈉電池（ASSSB）由于其高安全性和豐富的鈉資源分布而成為用于電網規模儲能的鋰離子電池的有吸引力的替代品，其關鍵組件之一是鈉離子導電固態電解質 (SSE)。

在此，上海交通大學陳立桅教授、中科院蘇州納米所沈炎賓研究員等人在之前報道的新型有機/無機復合SSE（稱為體界面超離子導體，BISC，關鍵特征是極其豐富的界面，離子可以通過這些界面有效遷移）的基礎上開發了一種柔性 Na⁺ BISC薄膜。

制備過程如下：首先將聚丙烯腈（PAN）聚合物溶液電紡絲，同時將氧化鋯（ZrO₂）陶瓷懸浮液電噴到樣品收集器上。然后將得到的PAN:ZrO₂復合材料滾壓成薄膜，并浸泡在高氯酸鈉（NaClO₄）的無水乙醇溶液中，然后在80 °C下真空干燥過夜得到的BISC膜為PAN/NaClO₄:ZrO₂。

圖1. ASSSB的結構和電化學性能

研究表明，該薄膜具有機械柔性，SEM圖像顯示其具有由填充陶瓷顆粒的纖維網絡組成的致密結構和約25 μm的厚度。在25 °C時，Na⁺ BISC薄膜的面離子電導高達260 mS cm^-2，這是文獻報道中的最高值之一。

作者使用Na⁺ BISC作為 SSE結合聚合物-塑料晶體基電解質（PPCE）夾層來改善正極中的界面接觸和離子傳導，以Na_xCo_0.7Mn_0.3O₂( x≈1.0, NaCMO) 作為正極活性材料的ASSSB在室溫下表現出低過電位和~180次的長循環壽命。這種方法也可用于制備基于其他金屬離子，例如Mg²⁺、Al³⁺和 K⁺的全固態電池。

圖2. ASSSB電池首次循環時NaCMO晶體結構的演變

Room-Temperature All-Solid-State Sodium Battery Based on Bulk Interfacial Superionic Conductor, Nano Letters 2021. DOI: 10.1021/acs.nanolett.1c03605

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陳立桅/沈炎賓Nano Lett.：基于體界面超離子導體的室溫全固態鈉電池

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