【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】固態(tài)鈉電池是潛在的高能量密度和高安全性的下一代儲能電池技術(shù)，其中固態(tài)電解質(zhì)決定了固態(tài)電池電化學(xué)性能的基礎(chǔ)。NASICON型Na3Zr2Si2PO12(NZSP)氧化物陶瓷固態(tài)電解質(zhì)由于其高離子電導(dǎo)率、空氣穩(wěn)定性和高剪切模量的優(yōu)點(diǎn)而受到廣泛關(guān)注，但枝晶問題極大限制了NZSP基全固態(tài)電池技術(shù)的推廣應(yīng)用，目前關(guān)于NZSP固態(tài)電解質(zhì)中的枝晶生長機(jī)制尚不明確。
針對以上問題，西安交大韓曉剛教授團(tuán)隊和宋忠孝教授團(tuán)隊通過原位光學(xué)觀測、原位顯微CT和多物理場模擬研究了NZSP 固態(tài)電解質(zhì)中的枝晶生長和裂紋擴(kuò)展的演變。通過研究裂紋和枝晶形態(tài)的變化特征，揭示了枝晶滲透與裂紋擴(kuò)展之間的相互驅(qū)動關(guān)系，詳細(xì)分析了不同電流密度下的枝晶生長和裂紋擴(kuò)展特征，研究了裂紋偏轉(zhuǎn)與電流密度的關(guān)系。結(jié)合多物理場模擬，解耦了枝晶擴(kuò)展過程中的機(jī)械損傷和應(yīng)力分布，揭示了裂紋偏轉(zhuǎn)是枝晶應(yīng)力釋放的結(jié)果，并討論了不同類型的裂紋對于枝晶的容納能力。最后，引入了改性策略，證明降低沉積金屬鈉的蠕變應(yīng)力和改善Na離子的界面?zhèn)鬏斒且种浦纬傻挠行Р呗浴?br />
上述成果以《Na3Zr2Si2PO12陶瓷固態(tài)電解質(zhì)中枝晶與裂紋的電化學(xué)-力學(xué)演化機(jī)制》(“Electrochemical–Mechanical Evolution of Dendrites and Cracks in Na3Zr2Si2PO12 Ceramic Solid Electrolytes”)為題于近期發(fā)表在《先進(jìn)能源材料》(Advanced Energy Materials)。西安交通大學(xué)電氣學(xué)院博士生王安立為論文第一作者，電氣學(xué)院沈飛副研究員、韓曉剛教授和材料學(xué)院徐謝宇助理教授為論文共同通訊作者。該工作得到了中央高校基本科研業(yè)務(wù)基金和國家留學(xué)基金委的支持。
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