通过Sm3+对Na3Zr2Si2PO4的兴奋剂来调整晶体结构和粒度边界,以提高在固态电池中的适用性
Peifeng Wang1,2, Yao Niu1,2, Kai Zhang1,2
1Electronic Materials Research Laboratory, Key Laboratory of the Ministry of Education & International Center for Dielectric Research, School of Electronic Science and Engineering, Xi'an Jiaotong University, Xi'an 710049, China.
ACS applied materials & interfaces
|January 4, 2024
概括
Sm3+兴奋剂显著提高固态电池的超离子导体 (Na3Zr2Si2PO12) 的离子导电性. 优化的材料显示了更好的导电性和临界电流密度,推进了储能解决方案.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 电化学 电化学 电化学
- 固态化学 固态化学
背景情况:
- 固态电池对于下一代能源存储至关重要.
- 固态电解质的离子导电性是关键的限制因素.
- Na3Zr2Si2PO12 (NZSP) 是一个有前途的固体电解质材料.
研究的目的:
- 调查Sm3+兴奋剂对NZSP离子导电性的影响.
- 优化组合以提高电化学性能.
- 了解导电性改进背后的机制.
主要方法:
- 固态合成Sm3+兴奋剂的NZSP.
- 使用阻抗光谱学进行离子导电性测量.
- 结构和形态的表征 (XRD,SEM).
- 组装和测试对称电池以确定临界电流密度.
主要成果:
- Sm3+兴奋剂有效地提高了NZSP中的离子导电性.
- 最佳组成Na3.2Zr1.8Sm0.2Si2-PO12 (NZSP-S20) 在23°C时达到1.87mS cm-1.
- 兴奋剂通过结构调节,相分调整和粒径减小来提高导电性.
- 在一个对称的电池中,临界电流密度达到2.2 mA cm-1.
结论:
- Sm3+兴奋剂是一种可行的策略,可以增强NZSP的离子导电性.
- 优化的NZSP-S20显示了先进固态电池的潜力.
- 了解兴奋剂机制为设计优质固体电解质提供了基础.
