一组研究人员设计并制造了一种用于固态钠离子电池的新型钠离子导体，该导体在并入更高电压的氧化物阴极时是稳定的。这种新型固体电解质可以显著提高这类电池的效率和寿命。用这种新材料制造的概念验证电池持续了1000多次循环，同时保留了89.3%的容量，这是迄今为止其他固态钠电池无法比拟的性能。

研究人员在2021 2月23日出版的《自然通讯》杂志上详细介绍了他们的发现。

固态电池有望成为更安全、更便宜、更持久的电池。钠离子化学特别有前景，因为钠的成本低且储量丰富，而锂离子电池所需的锂是以高环境成本开采的。目标是制造可用于大规模电网储能应用的电池，特别是存储可再生能源产生的电力，以缓解峰值需求。

加州大学圣地亚哥分校纳米工程教授、该论文的通讯作者之一Shirley Meng说：“工业界希望电池级电池的成本为每千瓦时30至50美元，”约为目前成本的三分之一至五分之一在我们到达那里之前，我们不会停止。”

ZrCl6单元在这里显示为旋转，产生空位，从而增加电导率。来源：加州大学。

这项工作是加州大学圣地亚哥分校和加州大学圣巴巴拉分校、石溪大学、印度加尔各答TCG科学技术研究与教育中心以及壳牌国际勘探公司（Shell International Exploration，Inc.）的研究人员合作完成的。

对于《自然通讯》（Nature Communications）研究中描述的电池，由加州大学圣地亚哥分校（UC San Diego）纳米工程教授王晓萍（Shyue Ping Ong）领导的研究人员利用机器学习模型进行了一系列计算模拟，以筛选出哪种化学性质能够与氧化物阴极的固态电池的财产正确结合。一旦一种材料被选为好的候选材料，孟的研究小组就对其进行了实验制作、测试和表征，以确定其电化学财产。

通过在计算和实验之间快速迭代，加州大学圣地亚哥分校的团队确定了一类由钠、钇、锆和氯化物组成的卤化钠导体。他们将这种材料命名为NYZC，它在电化学上稳定，在化学上与高压钠离子电池中使用的氧化物阴极兼容。随后，该团队联系了加州大学圣巴巴拉分校的研究人员，研究并了解这种新材料的结构财产和行为。

接下来的步骤包括探索这些卤化物材料的其他替代品，提高电池的总功率密度，同时努力扩大制造过程。

参考资料：Erik A.Wu、Swastika Banerjee、Hanmei Tang、Peter M.Richardson、Jean-Marie Doux、Ji Qi、Zhuoying Zhu、Antonin Grenier、Yixun Li、Enyue Zhao、Grayson Deysher、Elias Sebti、Han Nguyen、Ryan Stephens、Guy Verbist、Karena W.Chapman、Raphaële J.Clément、，Abhik Banerjee、Ying Shirley Meng和Shyue Ping Ong，2021 2月23日，《自然通讯》。

内政部：10.1038/s41467-021-21488-7

该技术已获得UNIGRID的许可，UNIGRID是一家由加州大学圣地亚哥分校纳米工程教授郑晨共同创立的初创公司；来自孟晚舟研究小组的博士校友Erik Wu；以及孟晚舟的博士生之一Darren H.S.Tan。孟是该公司的技术顾问。

支持这项工作的资金由能源与生物科学研究所通过EBI壳牌计划和美国国家科学基金会提供。