全固態(tài)鈉離子電池（ASSSB）被認(rèn)為是低成本大規(guī)模應(yīng)用的最有前景的候選電池之一。由于氫化物電解質(zhì)具有較高的鈉離子電導(dǎo)率，因此成為近期的研究熱點，而為了滿足鈉離子電池的應(yīng)用要求，迫切需要解決其電化學(xué)穩(wěn)定性問題。

圖1 Na-B-H-F的制備和應(yīng)用示意圖

上海理工大學(xué)鄭時有、新加坡國立大學(xué)John Wang等提出了一種新穎的通用策略來提高氫化物電解質(zhì)的電化學(xué)穩(wěn)定性，該策略利用了氫化物與NaHF2之間的原位反應(yīng)。

研究顯示，Na2B12H12可與NaHF2反應(yīng)形成NaF納米粒子，均勻地嵌入Na2B12H11F基質(zhì)中，從而在不明顯降低離子電導(dǎo)率的情況下表現(xiàn)出優(yōu)異的電極兼容性。這種電解質(zhì)在30和80℃時的鈉離子電導(dǎo)率分別為1.92×10-4和5.08×10-4 S cm-1，活化能為0.63 eV。此外，摻雜F能顯著降低整體電子傳導(dǎo)率，并增強與電極的相容性。在循環(huán)過程中，電解質(zhì)/電極界面上形成了穩(wěn)定的界面層，從而抑制了進(jìn)一步的副反應(yīng)，并提供了鈉離子傳輸通道。

圖2 Na-B-H-F的離子電導(dǎo)性和穩(wěn)定性研究

因此，摻雜F的Na-B-H-F-1使Na||Na3V2(PO4)3 ASSSB能夠穩(wěn)定循環(huán)，經(jīng)過100次循環(huán)后可獲得97.4 mAh g-1的可逆比容量（容量保持率為87.7%），并且在0.5 C電流密度下可獲得94mAh g-1的可逆比容量。該研究成果證明了F摻雜策略在改進(jìn)氫化物電解質(zhì)方面的巨大潛力，并可應(yīng)用于其他固態(tài)電解質(zhì)。

圖3 全電池性能

Stable All-Solid-State Na Batteries Enabled by In Situ Formed Na─B─H─F Electrolyte. Advanced Energy Materials 2023. DOI: 10.1002/aenm.202301637