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文章信息

氧卤化物短程 / 长程无序耦合工程解锁Nb基钠超离子导体

通讯作者：冯吴亮*，朱虹*，赵玉峰*

研究背景

全固态钠电池（ASSSB）凭借更高的安全性与能量密度优势，成为下一代储能技术的重要发展方向，但其规模化应用的核心瓶颈在于高性能固态电解质（SSE）的突破。卤化物基 SSE（如 Na?ZrCl?、Na?YCl?等）因具备优异的高压氧化稳定性和机械柔韧性，已成为全固态钠电池阴极电解质的热门候选体系。然而，传统结晶态卤化物在室温下的钠离子电导率普遍较低（约 10?? S/cm），刚性结构框架中卤化物阴离子与 Na?之间的强库仑相互作用是主要制约因素，最近，结合无定形结构单元已被证明可有效增强其离子电导率，因此非晶氧卤化物的研发成为突破这一瓶颈的关键方向。尽管非晶态固体电解质（SSE）领域已取得显著进展，但高离子电导的实现仍在很大程度上依赖 Ta 等昂贵元素，这极大限制了其规模化应用。开发高导电性与低成本兼具的 SSE，是推动固态电池走向可持续、经济化的核心诉求。因此，研发非晶态高性能铌基固体电解质，成为突破成本瓶颈、升级储能性能的关键方向。

文章简介

近日，上海大学赵玉峰/冯吴亮，联合中信金属刘中柱、巴西矿冶公司Robson Monteiro/Luanna Parreira、上海交通大学朱虹成功开发出铌基高离子电导氧卤化物电解质，并结合机器学习分子动力学，系统研究了其构效关系。该工作很好的将Nb元素应用于钠离子固态电解质，实现了室温下高达1.51 mS cm-1的离子电导率，推动下一代全固态钠电池可持续储能解决方案发展。该文章发表在国际顶级期刊Angewandte Chemie International Edition上，上海大学研究生马琛尧为本文第一作者，上海大学赵玉峰、冯吴亮，上海交通大学朱虹为本文通讯作者。