鈉離子電池由于原料成本低廉、來(lái)源廣泛,被視作鋰離子電池最具競(jìng)爭(zhēng)力的替代體系之一。然而,傳統(tǒng)鈉離子電池中使用易燃的有機(jī)電解液存在漏液、燃燒乃至爆炸的安全隱患。NASICON結(jié)構(gòu)固體電解質(zhì)材料具有安全性能高、穩(wěn)定性良好、成本低廉、環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn),可代替有機(jī)電解液與隔膜從而實(shí)現(xiàn)固態(tài)鈉電池,是能源存儲(chǔ)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。然而其電導(dǎo)率仍需進(jìn)一步提升、與電極間界面阻抗大的問(wèn)題,限制了其進(jìn)一步應(yīng)用。針對(duì)目前NASICON結(jié)構(gòu)固體電解質(zhì)存在的問(wèn)題,本文首先介紹了其晶體結(jié)構(gòu)和鈉離子傳輸機(jī)理,分析了影響晶粒電導(dǎo)率和晶界電導(dǎo)率的主要因素,分別總結(jié)了提高晶粒電導(dǎo)率和晶界電導(dǎo)率的改性方法,指出合適離子取代、提高物相純度和致密度是電導(dǎo)率提高的有效途徑。此外,本文闡述了NASICON結(jié)構(gòu)固體電解質(zhì)材料在固態(tài)鈉電池應(yīng)用中存在的界面問(wèn)題,總結(jié)分析了現(xiàn)有界面改性的策略,指出對(duì)新型修飾材料和復(fù)合材料的探索有望進(jìn)一步改善固體電解質(zhì)與電極的界面特性。最后,對(duì)NASICON結(jié)構(gòu)固體電解質(zhì)材料的研究進(jìn)行了展望。

【文章頁(yè)數(shù)】：16 頁(yè)

【部分圖文】：

圖1NASICON晶體結(jié)構(gòu)[23]Fig.1ThecrystallinestructureofNASICON[23]

離子的傳輸機(jī)制為多個(gè)離子共同參與的協(xié)同傳輸。在這些高電導(dǎo)率固體電解質(zhì)中，由于結(jié)構(gòu)中存在較高的鈉/鋰離子濃度，會(huì)在全部低能量位點(diǎn)被占據(jù)后額外占據(jù)部分高能量位點(diǎn)。在協(xié)同傳輸中，位于傳輸通道中不同能量位點(diǎn)上的多個(gè)相鄰離子同時(shí)跳躍進(jìn)入其最近的位點(diǎn)，形成離子傳輸。當(dāng)位于高能量位點(diǎn)的離子跳躍....

圖7金屬鈉負(fù)極和NASICON固體電解質(zhì)之間物理接觸的圖解：(a)金屬鈉負(fù)極和NASICON固體電解質(zhì)之間差的接觸會(huì)導(dǎo)致不均勻的沉積和電池短路；(b)金屬鈉-SiO復(fù)合

緄悸矢�、道`擁緄悸實(shí)停?梢員Ｖ?鈉離子在電池中的傳輸并避免電子傳輸，其力學(xué)性能和化學(xué)穩(wěn)定性良好，可阻斷多硫化物的傳輸，避免副反應(yīng)的發(fā)生，因此適用于室溫鈉硫電池[106]。NASICON結(jié)構(gòu)固體電解質(zhì)既可取代傳統(tǒng)隔膜應(yīng)用圖6固體電解質(zhì)片與金屬鈉在鈉沉積過(guò)程中接觸模型：(a)潤(rùn)濕性差....

圖4復(fù)合電解質(zhì)全固態(tài)鈉電池結(jié)構(gòu)[97]Fig.4Thestructureofall-solid-statesodiumbatterywithcompositeelectrolyte[97]-

善與電極的界面接觸。Niu等[97]在Na3Zr2Si2PO12顆粒與PEO復(fù)合的基礎(chǔ)上，額外復(fù)合少量聚乙二醇(PEG，polyethyleneglycol)改善成膜性并提供額外鈉離子傳輸通道，最終制得(10PEO-85Na3Zr2Si2PO12-5PEG)-40NaClO4復(fù)合....

圖5(a)全固態(tài)電池制備步驟；(b)Na3V2(PO4)3正極(暗)在Na3.4Zr2Si2.4P0.6O12(亮)片中滲透截面的掃描電鏡圖片[102]Fig.5(a)manufacturingstepsforall-solid-statebattery;

鄭?ü?蚪鶚裟浦?添加非晶SiO2顆粒，減小金屬鈉的表面張力，可有效改善金屬鈉和固體電解質(zhì)的界面接觸，有利于鈉的均勻沉積，原理如圖7所示。掃描電鏡和能譜分析結(jié)果顯示金屬鈉-SiO2復(fù)合電極與Na3.2Zr1.9Mg0.1Si2PO12電解質(zhì)接觸緊密，而普通金屬鈉負(fù)極與電解質(zhì)間間隙....

本文編號(hào)：3981523