南大金钟团队在 JACS 发表固态钠金属电解质前沿学术成果

南京大学金钟教授团队近期在国际顶级期刊《Journal of the American Chemical Society》刊发钠离子固态电池学术论文，针对当前钠金属电池电解液、固态电解质行业共性技术瓶颈提出全新结构设计方案。

一、研究背景

液态钠电解液存在易燃、漏液、界面副反应严重等安全缺陷；现有无机、聚合物、复合型固态电解质普遍存在室温钠离子电导率低、离子迁移数差、电化学窗口窄、电极界面接触差、无法有效抑制钠枝晶等多重短板，制约高安全储能钠金属电池研发落地。

二、核心创新结构设计

团队首创有序–无序离子共晶固态电解质体系，以高氯酸钠与丁二腈按 1:3 摩尔比合成 NaClO₄(SN)₃杂化晶格材料。晶体内部形成双重传输结构：有序配位骨架固定阴离子，搭建连续三维钠离子传导通路；晶格间隙分布无序丁二腈分子，作为辅助离子跳跃通道，同步解决高电导与界面适配两大矛盾。材料熔点仅 36.2℃，可采用原位熔融浸润工艺渗入电极孔隙，冷却后形成低阻抗紧密界面。

三、关键电化学测试数据

室温离子电导率 0.94 mS/cm，钠离子迁移数 0.94，离子迁移活化能低至 0.26 eV；

电化学稳定窗口超过 4.6 V，适配高压钠基正极体系；

Na||Na 对称电池可在最高 10 mA cm⁻² 电流密度下稳定循环 1300 小时，有效抑制钠枝晶生成；

匹配硫酸盐正极 Na₂Fe₂(SO₄)₃组装全电池，0.5C 倍率循环 1500 周容量保持率 84.9%，长循环稳定性优异。

文章通过单晶 XRD、分子动力学模拟、²³Na 核磁、红外、DSC、LSV、XPS、EIS 等多套表征手段，完整解析晶格配位结构、钠离子迁移路径、SEI 膜组分演变，清晰阐明有序 - 无序杂化结构对离子传输、均匀钠沉积的调控机理。

总结

该共晶电解质新结构为固态钠电池提供可复制的分子设计思路，兼顾高离子传导、宽电压窗口、枝晶抑制、简易界面制备多重优势，为大规模长时储能用高安全钠金属固态电池提供全新材料研发方向。论文第一作者为杨斌责、刘璇、温盛，通讯作者南京大学金钟教授。

参考文献

文章题目：Ordered–Disordered Ionic Cocrystalline Solid-State Electrolytes for Rapid Ion Migration in Sodium Metal Batteries

期刊：Journal of the American Chemical Society

DOI：https://doi.org/10.1021/jacs.6c01095

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