對于全固態(tài)鈉離子電池（ASSNIB）來說，設計具有高離子電導率和與正極材料優(yōu)異的化學/機械兼容性的鈉離子固體電解質（SE）仍然是一個挑戰(zhàn)。

在此，西安大略大學孫學良團隊成功設計并合成了一種新型的無定形NaTaCl₆鹵化物SE，在室溫下具有前所未有的4×10^?3 S cm^?1的離子電導率。特殊的離子導電性源于獨特的重建的無定形聚（TaCl₆）八面體網絡，通過高能機械化學反應削弱了Na-Cl相互作用。

值得注意的是，當在ASSNIBs中與Na₃V₂（PO₄）₃正極偶聯時，無定形NaTaCl₆鹵化物SE表現出顯著的機械變形性、化學/電化學穩(wěn)定性和優(yōu)異的電化學性能，導致99.60%的顯著初始庫侖效率、優(yōu)異的倍率性能（在2C下保持85%的容量），以及穩(wěn)定的長循環(huán)曲線（在3/1/0.5C下4000/600/1500次循環(huán)后81%/95%/98%的容量保持率）。

圖1. 無定形 NaTaCl₆ SE 中無序鈉離子超導結構的表征

總之，該工作介紹了一種無定形NaTaCl₆鹵化物固體電解質的設計和合成過程，這種電解質與無機正極搭配使用時，具有高離子電導率、高變形性和出色的化學/電化學穩(wěn)定性等顯著特性。無定形 NaTaCl₆ 在室溫下的離子電導率達到了創(chuàng)紀錄的 4 x 10^-3 S cm^-1，這歸功于Na-Cl相互作用的減弱以及無定形聚（TaCl₆）八面體網絡的形成，從而促進了Na⁺離子在無定形鹵化物基質中的快速遷移。

此外，該項研究首次成功地將鹵化鈉離子電解質與多陰離子型 Na₃V₂(PO₄)₃ 正極結合在一起，而且所報告的ASSNIBs的綜合性能超過了之前報告的所有結果。所制備的ASSNIB在室溫和高溫條件下均表現出令人印象深刻的ICE值（99.60%）、優(yōu)異的倍率性能（78%，3C）和長循環(huán)穩(wěn)定性（81% @ 4000 周期）。因此，該工作為進一步開發(fā)新型鹵化鈉離子電解質和了解鈉離子傳導機制提供了啟示，有助于推動高性能 ASSNIB 的發(fā)展。

圖2. 全電池的長循環(huán)性能

Superionic amorphous NaTaCl6 halide electrolyte for highly reversible all-solid-state Na-ion batteries, Matter 2024 DOI: 10.1016/j.matt.2023.12.01