全固态（ASS）钠电池的发展受到钠离子在不相容的固态-固态界面上传输不良的严重限制。研究发现，基于层状β″-Al₂O₃（BASE）的固体电解质具有高离子电导率（分别在25和300 ℃时分别约为1和250 mScm^-1），出色的化学和机械稳定性，并且对ASS Na电池具有广阔的应用前景。然而，BASE也存在极端的疏钠缺陷，需要在高温（~300 ℃）下与熔融的Na结合以获得足够的Na润湿性和界面Na-离子导电性。

近日，为解决上述问题，美国北伊利诺伊大学Yingwen Cheng，美国太平洋西北国家实验室Guosheng Li报道了一种合理设计的Na_xMoS₂-C-BASE三重连接界面，以显著提高Na在BASE上的附着力，并实现ASS Na-S电池原本不可能的高容量循环性能。

文章要点

1）研究人员采用在熔融钠中分散3 wt% MoS₂和3 wt% 碳制备的三元复合负极原位构建了具有Na_xMoS₂-C-BASE三重界面的复合材料。与纯Na相比，该复合材料不仅伸缩性能提高了一倍，而且在基体上的接触角也大大减小（~45°），从而改善了结合力，实现了几乎完全的固-固接触。重要的是，Na_xMoS₂和碳的协同作用在固-固三重界面提供了所需的离子和电子扩散通道，显著提高了钠利用率，并防止了高容量钠剥离过程中因失去接触而导致的过早失效。

2）研究人员构建了稳定的对称电池，结果显示，该电池具有极低的界面电阻、稳定的循环性能和高达1500 μA cm^-2的倍率性能。此外，研究人员展示了一种ASS Na-S电池样机，首次放电容量可达1100 mAh g^-1，并且实现了高容量循环。

Ke Lu, et al, Elastic NaxMoS₂-carbon-BASE Triple Interface Direct Robust Solid-solid Interface for All-solid-state Na-S Batteries, Nano Lett., 2020

DOI: 10.1021/acs.nanolett.0c02871

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.0c02871