「国家杰青」黄富强领衔！上海交大董武杰/东华大学陈海杰Angew丨环状P₃O₉构筑非晶钠超离子导体

本研究针对无机非晶固态电解质因缺少晶界和易形成贴合电极的连续界面而具有应用潜力，但其离子输运受限于随机网络中有限的自由体积与局域配位重排的问题。研究团队以环状P₃O₉³⁻三聚体作为网络形成单元，结合高场强金属氯化物（如ZrCl₄、TaCl₅等）通过机械化学反应，构建了短程有序、长程无序的氧卤局域环境。该设计保留了孤立的Cl⁻，作为Na⁺在氧配位位点间跃迁的辅助节点，显著降低了跃迁能垒。研究目的旨在开发兼顾高离子电导率、宽电化学窗口和优良界面稳定性的非晶钠超离子导体。结论表明，优化后的电解质实现了0.80 mS cm⁻¹的室温电导率和0.33 eV的活化能，以及1.4–4.2 V的稳定电化学窗口。约0.15 GPa的低杨氏模量改善了固固接触。组装的全固态钠电池在0.5 C倍率下循环300次后容量保持率达92%，并能在4.2 V高电压下稳定工作，为可设计的非晶钠超离子导体提供了清晰的结构单元与输运机制。