先進的無機固體電解質（SE）對于具有高安全性和高能量密度的全固態堿金屬電池至關重要。全固態鈉金屬電池（ASSMBs）正面臨著電極和SE之間嚴重的界面問題的挑戰。金屬鈉與SE的相容性差是關鍵問題之一，導致界面電阻大和鈉電鍍/剝離循環劣化。

在此，清華大學曲良體教授及北京理工大學趙揚研究員、趙永杰副教授等人提出了一種新的界面設計，以解決針對ASSMB緊迫的界面穩定性問題。

通過對摻Mg²⁺的Na₃Zr₂Si₂PO₂導體（簡稱NZSP-xMg）的晶界相進行調控，引入了有利的Na_3-2δMg_δPO₄主界面相，促進了NZSP-xMg與金屬Na的致密接觸，并起到了電子屏障的作用，抑制了Na金屬枝晶向電解質塊體的滲透。

圖1. NZSP-0.2Mg電解質與鈉金屬負極的界面分析

因此，優化的NZSP-0.2Mg電解質具有較低的界面電阻，室溫下為93 Ω cm^-2，比Na₃Zr₂Si₂PO₂小16倍以上。具有較小極化的鍍鈉/剝離在0.3 mA cm^-2下能保持290天（7000 h）以上，代表了目前用于ASSMBs的SE最高循環穩定性。

組裝的全固態NaCrO₂//Na電池在1 C下循環1755次容量達到110 mA g^-1且幾乎沒有容量衰減。同時在5 C下實現了優異的倍率性能，庫侖效率高達99.8%，因此在固態電化學儲能系統中具有廣闊的應用前景。

圖2. 固態NaCrO₂ /NZSP-0.2Mg/Na電池的電化學性能

Grain Boundary Design of Solid Electrolyte Actualizing Stable All-Solid-State Sodium Batteries, Small 2021. DOI: 10.1002/smll.202103819