具有纳米级电子/离子网络的硫正极对于全固态Na/S电池实现高能量密度和长循环寿命至关重要。然而，使用机械研磨或液相反应方法制造这种结构具有很大的困难。

有鉴于此，中科院宁波材料技术与工程研究所姚霞银研究员，马里兰大学王春生教授报道了通过将液相反应和机械研磨相结合，制造了具有微尺度分布初级电子/离子通道和纳米级的次级局部通道的S-Na₃SbS₄-C正极。

文章要点

1）通过液相反应合成具有纳米级离子传导通道的S-Na₃SbS₄复合材料，然后进行球磨工艺。用XRD和拉曼光谱研究了合成过程中S-Na₃SbS₄的形成机理。首先，将摩尔比为3：1：2的Na₂S，Sb₂S₃和S混合在乙腈中制备Na₃SbS₄前体。然后，在50°C搅拌不同时间后，将前体溶液蒸馏并在80°C进一步干燥12小时以除去残留的溶剂。为了形成S-Na₃SbS₄活性材料-电解质复合材料，研究人员将活性材料添加到形成的电解质前体（Sb₂S₃和多硫化钠）中，然后将球磨应用于混合物。在球磨过程中，Sb₂S₃和多硫化钠反应原位形成Na₃SbS₄电解质，从而形成S-Na₃SbS₄复合物。而如果直接将Na₂S，Sb₂S₃，S_electrolyte和S_active材料的混合物一起球磨，则所得复合材料中始终存在杂质。因此，液相和球磨两步反应对于合成S-Na₃SbS₄复合材料至关重要。

2）在S-Na₃SbS₄复合材料中，原位形成了纳米尺度的离子传导途径。但是，不存在电子传导，这将限制所制备复合材料的电化学性能。因此，研究人员将碳进一步引入复合正极以构建电子网络。将活性物质，Na₃SbS₄电解质前体和重量比为1.2：2.0：0.4的Super P球磨后，得到S-Na₃SbS₄-C复合材料（S_1.2E_2.0C_0.4）。 S_xE_yC_z中的x，y，z表示活性材料，Na₃SbS₄电解质前体和Super P的重量比。

3）SEM图像表明硫，Super P和Na₃SbS₄电解质混合在一起形成次级颗粒。TEM和HRTEM进一步分析了S_1.2E_2.0C_0.4复合材料的结构。其粒径约200 nm且均匀分布而无聚集现象，这与SEM相符。STEM图像证实元素硫，碳，钠和锑在复合物中完全重叠，表明在硫/碳/ Na₃SbS₄电解质之间形成了紧密的三相接触。因此，S-Na₃SbS₄-C复合材料中的所有碳，硫和Na₃SbS₄组分相互连接，形成一个集成的离子/电子导电网络，具有8.5×10^-3 S cm^-1的高电子电导率。

4）具有3D分布的初级和次级离子/电子传导网络的S-Na₃SbS₄-C纳米复合正极在50 mA g^-1时可提供1504.3 mAh g^-1的高初始放电容量，室温下的库仑效率为98.5％。同时，S-Na₃SbS₄-C/Na电池在电流密度分别为50、100、200、300、500、1000和2000 mA g-1时的容量分别为1386.3、1324.1、1150.8、893.4、825.6、771.2和662.3 mAh g^-1，表现出出色的速率能力。即使在6.34和12.74 mg cm^-2的超高正极负载下，S-Na₃SbS₄-C/Na电池在100 mA g^-1时仍可分别提供742.9和465.6 mAh g^-1的可逆放电比容量。S-Na₃SbS₄-C/Na电池报道了迄今为止，室温全固态钠硫电池的最佳速率性能之一。

这项工作为设计用于高性能室温全固态钠硫电池的混合导电复合正极提供了一种简单的策略。

Hongli Wan, et al, Bio-inspired Nanoscaled Electronic/Ionic Conduction Networks for Room-Temperature All-Solid-State Sodium-Sulfur Battery, Nano Today, 2020,

DOI：10.1016/j.nantod.2020.100860.

http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S174801322030027X