层压复合固态电解质“助攻”，室温全固态钠电池指日可待

近日，发表在著名国际期刊《先进功能材料》上的一项研究成果中，美国科研人员设计出一种钠离子导电层压聚合物/陶瓷聚合物固态电解质，可用于开发室温全固态钠电池。

钠离子电池因具有与锂离子电池相似储能机理，且相比锂离子电池具有钠资源丰富、成本低、安全性能好等诸多优势，被认为是可有效替代锂离子电池，实现大规模储能的理想产品。而固态电池是发展下一代高安全、高能量密度电池的关键技术，因此，近年来，全固态钠离子电池的研究受到学术界研究人员的广泛关注。

根据文章介绍，研究人员在负极侧，使用聚环氧乙烷（PEO）作为聚合物基质，并在其中掺入琥珀腈（SN）以改善室温下的Na⁺离子电导率。在正极侧，将聚丙烯腈（PAN）用作聚合物基质，同时在其中掺入钠离子导体型陶瓷固体电解质（Na₃Zr₂Si₂PO₁₂）粉末，以增强Na⁺离子电导率并防止的钠树枝状结晶渗透穿过电解质膜。

研究人员通过对组成进行战略性管理，设计出PAN-Na₃Zr₂Si₂PO₁₂-NaClO₄复合材料和PEO-SN-NaClO₄聚合物，其均可提供平衡的Na⁺离子电导率。将这两种电解质层结合在一起，通过实验研究人员发现，室温下，层叠的PEO-SN-NaClO₄ / PAN-Na₃Zr₂Si₂PO₁₂-NaClO₄固体电解质提供的Na⁺离子电导率为1.36×10^-4 Scm^-1，并可呈现0-4.8V的稳定电化学窗口。基于此层压固体电解质，钠金属负极和Na₂MnFe（CN）₆正极制成的室温固态钠电池表现出非常稳定的循环性。

这一研究助力了室温全固态钠电池的开发，未来，在一定程度上可缓和因锂资源短缺而引发的电池发展受限问题。

参考文献：Xingwen Yu, Leigang Xue, John B. Goodenough, Arumugam Manthiram. Ambient‐Temperature All‐Solid‐State Sodium Batteries with a Laminated Composite Electrolyte, Adv. Funct. Mater. 2020,doi.org/10.1002/adfm.202002144