嚴(yán)重的寄生界面反應(yīng)和枝晶生長(zhǎng)阻礙了采用硫化物固態(tài)電解質(zhì)（SEs）的全固態(tài)（ASS）鈉電池的實(shí)際應(yīng)用。

燕山大學(xué)張隆等提出了一種具有高離子電導(dǎo)率的新型復(fù)合SE，它由Na₃SbS₄(NSS)和Na₄P₂S_4.5O_2.5 (NaPSO)氧硫化物玻璃組成。

圖1. SE的結(jié)構(gòu)和電化學(xué)評(píng)價(jià)

研究表明，氧硫化物中的P₂S_7-aO_a和PS_4-aO_a單元發(fā)揮著不同的作用：前者被還原以釋放出游離的O離子，這些離子遷移到負(fù)極并與其反應(yīng)形成Na₂O和SnO₂自限界面，有利于提高界面穩(wěn)定性；后者在循環(huán)時(shí)高度穩(wěn)定，從而維持離子傳輸網(wǎng)絡(luò)。這兩個(gè)優(yōu)勢(shì)之間的協(xié)同作用使得穩(wěn)定的負(fù)極界面成為可能。同時(shí)，復(fù)合材料中的NSS基體可作為“捕食者”消耗生長(zhǎng)到SE中的Na細(xì)絲/枝晶，從而增強(qiáng)枝晶抑制能力。

圖2. Na||Na對(duì)稱電池在室溫下的性能

受益于上述優(yōu)勢(shì)，采用NaPSO+NSS SE得到的全固態(tài)Na-S電池表現(xiàn)出高比容量，并且在室溫下以高電流密度(0.3C)運(yùn)行超過1000次循環(huán)，這是迄今為止最好的全固態(tài)Na電池之一。這項(xiàng)工作中的設(shè)計(jì)策略為獲得用于先進(jìn)全固態(tài)電池的高性能SE提供了一種簡(jiǎn)便且低成本的方法。

圖3. 復(fù)合SE在全固態(tài)Na-S電池中的應(yīng)用

O-Tailored Microstructure-Engineered Interface toward Advanced Room Temperature All-Solid-State Na Batteries. Advanced Functional Materials 2022. DOI: 10.1002/adfm.202203095