固態電池因具有安全性能高、循環壽命長、能量密度高、耐受溫度范圍大、可柔性化等優點，一直被視為是繼傳統鋰電池后的下一代最佳選擇，尤其是成本優勢更明顯的鈉離子固態電池，更被寄予了在大規模電網儲能應用中投入使用的厚望。

加州大學圣地亞哥分校納米工程學教授Shirley Meng曾表示：“業界希望電池級電池的成本為每千瓦時30至50美元，大約是今天的三分之一至五分之一。為了達到這個目標我們一直在努力。”

近日，科學家的研究終于有了進展——來自加州大學圣地亞哥分校和圣塔芭芭拉加利福尼亞大學的研究人員們設計并制造了一種新的鈉離子導體，用于制作固態鈉離子電池。這種導體在與更高壓的氧化物陰極結合時可以保持穩定的電量存儲。這種新型固體電解質可以顯著提高這類電池的效率和壽命，用這種新材料制造的實驗性電池可以持續 1000 次循環，同時保持 89.3% 的容量，這是迄今為止常規的固態鈉電池所無法比擬的性能。

在研究過程中，由Shirley Meng教授帶領的團隊通過機器學習模型進行了一系列的計算模擬，以篩選出可作為氧化物陰極的固態電池的化學成分組合。一旦有了合適的候選材料，研究小組就通過實驗制造、測試和表征來確定其電化學性能。通過計算和實驗之間的快速迭代，研究小組確定了一類由鈉、釔、鋯和氯化物組成的導體，并命名為 NYZC，它不僅電化學穩定性好，而且與高壓鈉離子電池的氧化物陰極具有較好的化學兼容性。

據悉，這種名為NYZC的新材料是基于一種性能很差的鈉導體Na₃YL₆，Shirley Meng教授為了增加鈉離子的傳導，提出使用鋯代替釔，這樣它就會產生空位并增加電池單元的體積。研究人員還注意到，隨著體積的增加，新材料中鋯離子和氯離子的結合會發生旋轉運動，導致鈉離子有更多的傳導途徑。不僅導電性得以增加，而且這種鹵化物材料比目前用于固態鈉電池的材料都穩定得多。

“這些發現凸顯了鹵化物離子導體在固態鈉離子電池應用中的巨大潛力，”Shirley Meng教授說，“而且它證明了大規模的材料數據計算和機器學習對材料的發掘確實有變革性的影響。”

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