鈉 (Na) 超離子導體是一種關鍵成分，可以徹底改變傳統Na離子電池的能量密度和安全性。然而，現有的 Na 超離子導體主要基于單陰離子框架，每種框架都有其固有的優點和缺點。

寧波東方理工大學孫學良團隊報道了一類基于雙陰離子框架的新型非晶態鈉離子導體（Na₂O₂–MCl_y，M=Hf, Zr, Ta）。研究顯示，該導體具有高達2.0 mS cm^?1的室溫離子電導率，以及優異的電化學穩定性窗口和良好的機械性能。

此外，基于氧氯化物的電解質在全固態鈉離子電池（ASSNIBs）中展現出卓越的倍率性能和長循環穩定性，特別是在使用Na₂O₂–HfCl₄電解質和Na_0.85Mn_0.5Ni_0.4Fe0_.1O₂正極的電池中，實現了700個循環后78%的容量保持率。

圖1. NMOC固態電解質的結構表征

總之，該工作通過發展一類基于雙陰離子的新型鈉超離子導體（Na₂O₂-MCl_y，NMOC，M=Hf、Zr、Ta；y=4或5）。研究顯示，NMOC電解質憑借獨特的氧氯化物雙陰離子亞晶格，表現出高達2.0 mS/cm的優異離子導電率、良好的機械延展性和較高的抗氧化穩定性。此外，鈉離子傳導的增強主要得益于氧氯化物框架結構，該結構通過橋接氧和非橋接氧的協同作用優化了離子傳輸路徑，降低了遷移能壘。

另外，得益于界面兼容性，基于NHOC的ASSNIBs表現出卓越的循環穩定性，在室溫下0.2C倍率實現了700次循環，并且保持了78%的容量。因此，該工作為下一代固態電解質的發展開辟了新途徑，并凸顯了采用混合陰離子體系在提升能源存儲技術方面的重要意義。

圖2. 基于NHOC電解質的全固態鈉離子電池性能

A family of dual-anion-based sodium superionic conductors for all-solid-stat sodium-ion batteries， Nature Materials 2024 DOI: 10.1038/s41563-024-02011-x

孫學良，中國工程院外籍院士、加拿大皇家科學院院士、加拿大工程院院士、加拿大國家首席科學家、國際《Electrochemical Energy Reviews》(IF=32)創刊主編。現任寧波東方理工大學(暫名)講席教授，物質與能源研究院(暫名)院長。

孫學良教授的研究主要圍繞新型材料的開發，以及其在電化學能源儲存和轉化系統中的應用，覆蓋了從基礎科學到納米應用技術、再到新興的清潔能源工程范疇，研究領域包括固態電池、二次液態電池和燃料電池等，重點從事全固態電池和燃料電池的基礎應用研究。