全固態(tài)鈉離子電池作為一種兼具高安全性與低成本優(yōu)勢(shì)的新型儲(chǔ)能器件受到廣泛關(guān)注。3D打印技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)全固態(tài)電池的高設(shè)計(jì)自由度和定制化，成為制造下一代全固態(tài)電池的革命性技術(shù)。材料學(xué)院李亞運(yùn)教授團(tuán)隊(duì)在自然指數(shù)期刊“Advanced Functional Materials”上連續(xù)發(fā)表兩篇3D打印全固態(tài)鈉離子電池研究論文。
（1）在PEO中引入BiFeO3（BFO）鐵電納米纖維，構(gòu)筑了鐵電增強(qiáng)鈉離子電池復(fù)合固態(tài)電解質(zhì)，并結(jié)合3D打印技術(shù)，首次展示了完全3D打印的全固態(tài)鈉離子電池。結(jié)合DFT及COMSOL模擬，系統(tǒng)揭示了鐵電填料在促進(jìn)鈉鹽解離并誘導(dǎo)Na+均勻沉積方面的重要作用，并通過(guò)3D打印技術(shù)實(shí)現(xiàn)了電極與固態(tài)電解質(zhì)緊密的界面接觸。基于PEO-BFO-NaClO4組裝的Na||Na電池實(shí)現(xiàn)了720 h的長(zhǎng)循環(huán)性能，NVP||Na電池在1 C下循環(huán)300圈后具有85.1 mAh g-1的比容量（容量保持率為93.7%），制備的3D打印全固態(tài)鈉離子電池實(shí)現(xiàn)了室溫下穩(wěn)定運(yùn)行。該研究為異形可定制化、柔性全固態(tài)鈉離子電池的制造成型提供了一條新的實(shí)現(xiàn)路徑。相關(guān)成果以“Ferroelectric Nanofiber Reinforced Electrolyte Empowers Fully 3D-Printed Solid-State Sodium-Ion Batteries”為題，發(fā)表于Advanced Functional Materials期刊，材料學(xué)院2022級(jí)碩士研究生韓濤為本文第一作者，李亞運(yùn)教授為獨(dú)立通訊作者，深圳大學(xué)為第一單位。
鐵電納米纖維增強(qiáng)電解質(zhì)助力全3D打印固態(tài)鈉離子電池
原文鏈接：https://doi.org/10.1002/adfm.202513625
（2）以ZIF-8衍生的帶氧空位（OVs）多孔立方體PC-ZnO為功能填料構(gòu)建了一種具有壓電和缺陷協(xié)同調(diào)控的復(fù)合固態(tài)電解質(zhì)PPCZO。OVs增強(qiáng)PC-ZnO的壓電效應(yīng)，有效誘導(dǎo)了Na+的均勻沉積和抑制了鈉枝晶的生長(zhǎng)。OVs產(chǎn)生的局部電場(chǎng)，高比表面多孔立方體結(jié)構(gòu)增強(qiáng)了與PEO鏈段的相互作用，兩者共同優(yōu)化了鈉離子的遷移環(huán)境。PPCZO具有寬廣的電化學(xué)穩(wěn)定性窗口（5.11V），高的離子遷移數(shù)（0.41）和優(yōu)異的穩(wěn)定性（Na||Na在0.1 mA cm-2和60℃下穩(wěn)定循環(huán)超過(guò)1600 h）。組裝的軟包電池展現(xiàn)出了較好的應(yīng)用潛力和安全性，并且通過(guò)3D打印技術(shù)實(shí)現(xiàn)各種規(guī)格形狀的固態(tài)電解質(zhì)與正極的集成制備，為特殊場(chǎng)景的應(yīng)用提供更多的可能性。這項(xiàng)工作揭示了離子在界面處沉積的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)行為，并為固態(tài)鈉電池的先進(jìn)設(shè)計(jì)和制備提供了有前景的范式。相關(guān)成果以“Defect-Piezo-Coupled Porous Cubes Boost Stable Electrolytes for All-Solid-State Sodium Metal Batteries”為題，發(fā)表在Advanced Functional Materials期刊，材料學(xué)院2024級(jí)博士研究生崔志標(biāo)為本文第一作者，李亞運(yùn)教授為獨(dú)立通訊作者，深圳大學(xué)為第一單位。
缺陷-壓電耦合多孔立方體提升全固態(tài)鈉金屬電池穩(wěn)定電解質(zhì)性能
原文鏈接：https://doi.org/10.1002/adfm.202523985
