通过谷物边界工程提高基于纳西康的电解质的树突耐受性
Wei Shan1,2, Jiayu Chen1,2, Xiaoyang Wei1,2
1The State Key Lab High Performance Ceram & Superfine, Shanghai Institute of Ceramics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 200050, China.
ACS applied materials & interfaces
|September 26, 2025
概括
一个新的粒度边界修改策略增强了NASICON型陶,用于所有固态电池中的固态电解质. 这种方法提高了机械强度和离子导电性,使电池性能稳定,并抑制了树突的生长.
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:
- 纳西康型陶 (Na1+xZr2SixP3-xO12) 是所有固态电池 (ASSB) 的有希望的固态电解质 (SSEs).
- 颗粒边界特性显著影响SSE的性能和安全性.
- 开发具有高离子导电性和机械稳定的SSE对于实际的ASSB至关重要.
研究的目的:
- 建议和研究使用液体烧结的纳西康类陶的粒度边界修改策略.
- 为了提高Na3.3Mg0.15Zr1.85Si2PO12 (MNZSP) 陶作为SSEs的性能.
- 改进SSEs的树抑制和机械性能,以获得更安全的ASSB.
主要方法:
- 使用Na3AlF6添加液体烧结方法.
- 谷物边界相的微观结构特征.
- 对称和全电池的电化学测试,包括临界电流密度 (CCD) 和循环稳定性测量.
主要成果:
- 添加Na3AlF6会在MNZSP陶中创建一个无形和纳米晶粒边界阶段.
- 这种修改增强了机械强度,并抑制了树的透.
- 在对称细胞中达到2.1 mA cm-2的高CCD和超过1200小时的循环稳定性.
- 完整的电池显示出高容量 (99.1 mAh g-1) 和稳定的循环200个周期.
结论:
- 通过液体烧结进行谷物边界修改是开发高性能SSE的有效策略.
- 增强的MNZSP陶显示了实用,高性能ASSB的巨大潜力.
- 这种方法为克服SSE开发更安全电池的关键挑战提供了一条途径.


