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文章信息
氧鹵化物短程 / 長程無序耦合工程解鎖Nb基鈉超離子導體
通訊作者：馮吳亮*，朱虹*，趙玉峰*
研究背景
全固態鈉電池（ASSSB）憑借更高的安全性與能量密度優勢，成為下一代儲能技術的重要發展方向，但其規模化應用的核心瓶頸在于高性能固態電解質（SSE）的突破。鹵化物基 SSE（如 Na?ZrCl?、Na?YCl?等）因具備優異的高壓氧化穩定性和機械柔韌性，已成為全固態鈉電池陰極電解質的熱門候選體系。然而，傳統結晶態鹵化物在室溫下的鈉離子電導率普遍較低（約 10?? S/cm），剛性結構框架中鹵化物陰離子與 Na?之間的強庫侖相互作用是主要制約因素，最近，結合無定形結構單元已被證明可有效增強其離子電導率，因此非晶氧鹵化物的研發成為突破這一瓶頸的關鍵方向。盡管非晶態固體電解質（SSE）領域已取得顯著進展，但高離子電導的實現仍在很大程度上依賴 Ta 等昂貴元素，這極大限制了其規模化應用。開發高導電性與低成本兼具的 SSE，是推動固態電池走向可持續、經濟化的核心訴求。因此，研發非晶態高性能鈮基固體電解質，成為突破成本瓶頸、升級儲能性能的關鍵方向。
文章簡介
近日，上海大學趙玉峰/馮吳亮，聯合中信金屬劉中柱、巴西礦冶公司Robson Monteiro/Luanna Parreira、上海交通大學朱虹成功開發出鈮基高離子電導氧鹵化物電解質，并結合機器學習分子動力學，系統研究了其構效關系。該工作很好的將Nb元素應用于鈉離子固態電解質，實現了室溫下高達1.51 mS cm-1的離子電導率，推動下一代全固態鈉電池可持續儲能解決方案發展。該文章發表在國際頂級期刊Angewandte Chemie International Edition上，上海大學研究生馬琛堯為本文第一作者，上海大學趙玉峰、馮吳亮，上海交通大學朱虹為本文通訊作者。