在全球能源轉型與鋰資源供應緊張的背景下，鈉離子電池因其原料豐富、成本低廉，被認為是大規模儲能領域的重要替代技術。其中，固態鈉離子電池采用固態電解質替代傳統有機電解液，兼具高安全性和高能量密度，已成為下一代儲能體系的研究熱點。然而，固態電解質較低的室溫離子電導率、電極-電解質界面兼容性差及鈉枝晶生長等問題，嚴重制約了其商業化進程。系統梳理固態鈉離子電池的基礎理論、關鍵挑戰與發展前景，對推動其實際應用具有重要意義。
貴州大學馬俊和付林聯合在Chemistry – A European Journal上發表綜述文章，系統總結了固態鈉離子電池的基礎理論、關鍵技術挑戰及未來發展方向。文章從工作原理、電極材料與固態電解質等方面構建理論框架，聚焦于固態電解質改性策略，深入探討了離子摻雜、表面包覆、復合電解質構建等界面工程方法，并對固態鈉離子電池的產業化路徑提出前瞻性展望。
文章以“理論–挑戰–策略–展望”為主線，系統梳理了固態鈉離子電池的基礎科學問題與關鍵技術瓶頸，為電解質設計與系統優化提供了清晰的研究路徑。
展示了典型的“搖椅式”充放電機制，鈉離子在正負極間遷移完成能量存儲與釋放，固態電解質作為離子傳導介質兼隔膜，結構緊湊且安全性高。
通過對氧化物、硫化物、聚合物等電解質在離子導率、穩定性、機械性能等方面的比較，指出各類電解質的優勢與適用場景，為針對性開發提供依據。
展示了基于聚合物、無機及復合固態電解質的固態鈉電池在平均電壓與容量方面的分布情況，顯示出復合電解質在平衡多項性能指標方面的潛力。
論文信息
Solid-State Sodium-Ion Batteries: Theories, Challenges and Perspectives
Hanjie Si, Jun Ma, Xiao Xia, Qingmei Wang, Shuo Geng, Lin Fu
Chemistry – A European Journal
DOI: 10.1002/chem.202403247
