JACS 南京大学金钟:有序 - 无序型离子共晶固态电解质:助力钠金属电池实现快速离子迁移

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钠金属电池所用固态电解质普遍存在离子迁移速率低、稳定性不足的问题。南京大学金钟教授团队将高氯酸钠与丁二腈复合，制备出化学式为NaClO₄(SN)₃的离子共晶固态电解质，其具有独特的有序 - 无序杂化晶格结构。该材料为单相结构：钠离子配位骨架呈有序排布，而取向无序的丁二腈分子填充于晶格间隙，构成离子传输通道。这种共晶杂化结构依托固定的高氯酸根阴离子，构筑出连续的三维有序钠离子单离子传导网络；同时，无序区域形成相互连通的离子通路，进一步优化传质效果。该设计既实现了钠离子的快速跃迁输运，又保留了良好的力学柔顺性，可与电极紧密贴合，有效缓解电池极化现象，并促使金属钠均匀沉积。测试表明，NaClO₄(SN)₃电解质的离子迁移活化能仅为 0.26 eV，25 ℃下离子电导率达 0.94 mS cm^–1，电化学稳定窗口超过 4.6 V（相对钠 / 钠离子电极）。其熔点为 36.2 ℃，玻璃化转变温度为−37.9 ℃，可通过原位熔融渗透工艺渗入电极内部，冷却固化后形成贴合度高、阻抗低的界面，同时具备优异的抗枝晶生长能力。该研究提出的有序 - 无序杂化共晶构筑策略，可用于制备高离子电导率、长循环寿命且易于规模化量产的固态电解质，为可充放固态碱金属电池的研发提供了新思路。

该研究工作以“Ordered–Disordered Ionic Cocrystalline Solid-State Electrolytes for Rapid Ion Migration in Sodium Metal Batteries”为题，发表在《Journal of the American Chemical Society》上。

Ordered–Disordered Ionic Cocrystalline Solid-State Electrolytes for Rapid Ion Migration in Sodium Metal Batteries. Binze Yang, Xuan Liu, Sheng Wen, Zhihu You, Yizhi Xing, Shuzhang Ran, Pengbo Zhang, Jingyi Wang, Huan Li, Zuoxiu Tie, and Zhong Jin*. J. Am. Chem. Soc. 2026, 

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

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