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复旦大学孙大林&赵婕 Carbon Energy综述：钠离子复合固态电解质及其界面研究
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论文信息
研究背景
固态钠离子电池具有高安全、低成本等优点，在移动电源和规模储能等领域表现出巨大的应用前景。然而，作为固态钠电池的核心部件，固态电解质具有室温离子电导率低、电化学稳定窗口窄以及固-固界面兼容性差等问题，限制了固态钠电池的商业应用。复合固态电解质显著提高综合性能，引发科研界和产业界的广泛关注，但其内在机制尚不清晰。因此，亟需对已报道的钠离子复合固态电解质进行梳理。
成果简介
复旦大学孙大林&赵婕等人分别从固态电解质的复合类型以及固-固界面设计的角度，综述了钠离子复合固态电解质的研究进展和现有的界面优化策略，为构建高比能固态钠电池提供了一定的参考依据。文章以“Composite electrolytes and interface designs for progressive solid‐state sodium batteries”为题发表在Carbon Energy上。
研究热点
1. 系统介绍了钠离子固态电解质的主要种类及特性，从微观视角分析钠离子传输机制，并总结了单一固态电解质的缺陷。
2. 系统介绍了“无机-无机”，“无机-聚合物”和“聚合物-聚合物”类型的钠离子复合固态电解质的综合性能。
3. 总结不同类型钠离子复合固态电解质与正、负极间存在的界面问题，并归纳了界面优化策略。
4. 从正极、固态电解质和负极的角度展望高比能、高安全钠离子固态电池的发展方向。
图文解析
图 1 固态电解质的复合类型以及性能对比。
图 2 单一固态电解质的种类及微观结构，包括氧化铝型，钠超离子导体型，硫化物型，硼氢化物型，卤化物型及聚合物型。
图 3 以氧化铝型和钠超离子导体型为基础的“无机-无机”复合固态电解质。
图 4 以硫化物为基础的“无机-无机”复合固态电解质。
图 5 以硼氢化物为基础的“无机-无机”复合固态电解质。
图 6 以卤化物为基础的“无机-无机”复合固态电解质。
图 7 “聚合物-聚合物”型复合固态电解质，复合方法包括嵌段、接枝、交联、共混等。
图 8 “无机-聚合物”型复合固态电解质。
图 9 正极与“无机-无机”型复合固态电解质、“聚合物-聚合物”型固态电解质及“无机-聚合物”型复合固态电解质之间界面问题的改性方法，包括共烧结，构建中间层等。
图 10 负极与“无机-无机”型复合固态电解质、“聚合物-聚合物”型固态电解质及“无机-聚合物”型复合固态电解质之间界面问题的改性方法，包括添加剂，钠合金等。
图 11 钠离子固态电池的发展方向。正极侧，设计高压正极材料，增加正极活性物质比例；固态电解质方面优化产业化条件，制备超薄固态电解质，采用原位聚合的方法减小界面阻抗；负极侧，设计超薄和三维结构负极，在负极侧构建保护层等。
期刊简介
Carbon Energy（《碳能源（英文）》）由温州大学和Wiley携手创办，聚焦清洁能源、光电催化、新型碳制造、碳减排等领域，旨在成为国内外优秀科研成果展示的高端平台、国家重大科研战略的助推器和广大科研工作者喜爱阅读的科研工具，立志成为未来“碳时代”高影响力的学术旗舰期刊。
Carbon Energy 2019年创刊，同年入选中国科技期刊卓越行动计划“高起点新刊”，连续两年获“中国最具国际影响力学术期刊”称号，连续三年入选科技期刊世界影响力指数（WJCI）报告，2022和2023年入选中科院材料科学一区TOP 期刊，相继被DOAJ、CAS、ESCI、Scopus、SCIE、INSPEC、CSCD等收录，2023年获得第二个影响因子20.5。
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