谢佳教授课题组JMCA综述：无机硫化物钠离子固态电解质研究进展- 大数跨境

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谢佳教授课题组JMCA综述：无机硫化物钠离子固态电解质研究进展

科学材料站

2021-01-30

导读：该综述从本征晶体结构的角度出发，详细阐述了两种结构体系中的化学组成规律、结构与性能之间的构效关系及化学与电化学性能。

文章信息

无机硫化物钠离子固态电解质研究进展

第一作者：贾欢欢

通讯作者：谢佳，董理

单位：华中科技大学、海军工程大学

研究背景

全固态钠电池兼具安全性和经济性的优势，具有良好的应用前景。而钠离子电解质材料的离子导电性、稳定性、与电极材料的兼容性等是固态钠电池技术成功的关键因素。硫化物钠离子固态电解质室温离子电导率高、制备简单、晶界阻抗小，易冷压成型，适合运用在中低温全固态钠电池中。

因此，深入理解硫化物钠离子固态电解质结构体系，探究晶体结构与离子电导率、稳定性等化学与电化学性能之间的构效关系对推动硫化物钠离子电解质的进一步发展具有重要意义。

文章简介

近日，华中科技大学谢佳教授课题组在国际知名期刊Journal of Materials Chemistry A上发表题为“Chalcogenide-based Inorganic Sodium Solid Electrolytes” 的综述文章。

该综述从本征晶体结构的角度出发，按照晶体结构类型将已报道的无机硫化物钠离子固态电解质分为Na3PS4型和 Na11Sn2PS12型两大类，在此基础上，详细阐述了两种结构体系中的化学组成规律、结构与性能之间的构效关系及化学与电化学性能。

该综述还论述了这两类结构之间的关联，着重理解了硫化物钠离子固态电解质中一些基础问题，对新型硫化物钠离子固态电解质的靶向结构设计提供了思路。

本文要点

要点一：无机硫化物钠离子固态电解质发展现状概述

从晶体结构和化学组成的角度定义了无机硫化物钠离子固态电解质，并按照晶体结构对已报道的硫化物钠离子固态电解质进行了梳理与总结。

要点二：无机硫化物钠离子固态电解质的结构设计与构效关系分析

在固态电解质中，是否具有连续离子传输通道的晶体结构是形成快离子传导的先决条件，在这个基础上改变晶胞参数、原子间的成键特性或引入空位、间隙位等缺陷可以影响快离子的传输。

文中详细介绍了硫化物钠离子固态电解质中非常基础的两种晶型结构—Na3PS4 和Na11Sn2PS12。分析了硫化物钠离子固态电解质中的离子传输路径及两种结构之间的关联。在该结构骨架的基础上，详述了等价或异价元素的掺杂和取代对固态电解质结构和离子电导率的影响规律。

要点三：硫化物钠离子固态电解质的化学与电化学稳定性

硫化物固态电解质的化学和电化学稳定性相对较差。

文中客观总结了已报道的硫化物固态电解质的化学和电化学稳定性，分析了现有文献展现出来的“结构设计中元素的选择”、“使用时的界面修饰”和“压力等其他物化因素”对其稳定性的影响，对改善这类电解质的稳定性具有参考意义。

文章链接

Chalcogenide-based Inorganic Sodium Solid Electrolytes

https://pubs.rsc.org/en/Content/ArticleLanding/2021/TA/D0TA10994K#!divAbstract

通讯作者介绍

谢佳，华中科技大学电气与电子工程学院教授、博士生导师，

国家特聘青年专家，国家重点基础研究计划（青年973计划）项目“高比能二次锂硫电池界面问题基础研究”首席科学家。2002年于北京大学化学与分子工程学院获学士学位，2008年于斯坦福大学化学系获博士学位；2008-2012年美国陶氏化学任资深研究员；2012年回国，担任国轩高科研究院院长，从事动力锂离子电池研发及产业化工作；2015年任华中科技大学教授。近年来在新型电化学储能材料与器件方面取得了多项原创性成果。在 Science, J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem. Int. Ed., Adv. Energy Mater. 等核心期刊发表论文60余篇，获专利授权50余项，其中发明专利授权24项。