近日，我室研究生何成苗（第一作者）、高成伟助理研究员（通讯作者）和林常规研究员（通讯作者）在期刊“Ceramics International”上在线发表了题为“Valence state of Mo and electrochemical properties of Na3-2xSb1-xMoxS4-xIx based solid-state electrolytes, Ceramics International (ISSN:0272-8842), 2024, 50, 2541-2548.”的论文。文章链接：https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2023.07.137。

       随着储能技术的不断发展，钠离子电池作为便携式电子产品、电动汽车和电网的重要组成部分，因其具有钠资源丰富、能量密度高、功率密度大和循环寿命长等优点而受到越来越多的关注。然而，商用钠离子电池中的有机液态电解质具有高毒性和高挥发性。此外，钠枝晶容易在液态电解质中生长，从而导致安全问题、能量密度低和循环寿命有限。因此，用不易燃的无机固态电解质取代传统的有机液态电解质，作为提高全固态钠离子电池的安全性和能量密度的一种有吸引力的策略。硫化物固态电解质因其离子电导率高、温度范围广、稳定性好、变形能力强、制备工艺简单、地壳中硫含量丰富以及价格低廉等特点在固态钠电池中的应用备受关注。

       本文利用高速球磨和热处理制备了Na3SbS4基固态电解质，通过引入MoS2和NaI分别研究了Mo掺杂前后价态变化和高电负性I离子对其性能进行研究。图1为Na3-2xSb1-xMoxS4-xIx（x=0.05, 0.1, 0.15, 0.2）的X射线光电子能谱图（XPS），图1a 显示在Mo 3d5/2 and Mo 3d3/2 的峰分别在 225.43 eV, 228.83 eV and 231.78 eV，说明通过高速球磨和热处理后，Mo化合态仍然是Mo4+。为进一步证实 MoS2 没有被氧化，图 1c 和 1d 列出了 S 2p 的解析分峰结果。如图 1c 所示，在四个样品中可以发现位于 163.13 eV 的 S0 峰。如图 1d所示，在所有四个制备的 MoI SSE 中明显存在三个 S 物种，分别归属于 SbS43-（160.38 eV）、MoS44-（160.7 eV）和 S 元素（161.8 eV）。图2为Na对称电池在室温下阶跃增加电流密度时的临界电流密度（CCD）。原始Na3SbS4在室温下的临界电流密度为0.34 mA cm-2，而0.05MoI的临界电流密度达到1.5 mA cm-2。

图1 Na3-2xSb1-xMoxS4-xIx（x=0.05, 0.1, 0.15, 0.2）的X射线光电子能谱图。XPS core levels of (a) Mo 3d, (b) Mo 3d of 0.2 MoI core levels (c) S 2p and (d) S 2p of 0.2 MoI core levels.

图2 Na对称电池在室温下阶跃增加电流密度时的临界电流密度。（a）室温下Na3SbS4的临界电流密度；（b）室温下0.05MoI的临界电流密度。