北理&中大Nano Energy：全固态钠金属电池Na/Na3Zr2Si2PO12界面的均匀Na+迁移动力学

金属钠/固态电解质（尤其是氧化物基电解质）界面的不稳定性和高电阻仍然是全固态钠电池面临的挑战。

北京理工大学Chengzhi Wang、中山大学Yejing Dai等人提出了一种晶界工程策略来稳定Na/Na₃Zr₂Si₂PO₁₂界面，并提高界面处钠离子转移的能力。

Na₃Zr₂Si₂PO₁₂晶界处的化学成分是通过添加烧结添加剂Na₂B₄O₇来调节的，以促进在相对较低的温度下致密化烧结并促进钠离子跨晶界迁移。Na₃Zr₂Si₂PO₁₂-10wt% Na₂B4O₇在室温下表现出1.72 mS cm^-1的最佳电导率，相应的对称钠电池在室温和0.3 mA cm-²的电流密度下表现出超过2500小时的超稳定钠沉积/剥离循环。

分析表明，电解液和金属Na之间形成了动力学稳定的界面，将界面电阻从 Na₃Zr₂Si₂PO₁₂的90 ohm cm²降低到Na₃Zr₂Si₂PO₁₂-10wt% Na₂B4O₇的36 ohm cm²。在逐步变化的温度下的循环再次证实了Na/Na₃Zr₂Si₂PO₁₂-10wt% Na₂B4O₇界面的超稳定性。基于Na/Na₃Zr₂Si₂PO₁₂-10wt% Na₂B4O₇的全固态电池表现出超过200次循环的优异循环性能，且容量衰减有限。

图1 Na/NZSP-10NBO/Na对称电池的电化学性能

图2 全固态钠电池在室温下的电化学性能

Homogeneous Na+ transfer dynamic at Na/Na3Zr2Si2PO12 Interface for All Solid-State Sodium Metal Batteries. Nano Energy 2021. DOI: 10.1016/j.nanoen.2021.106293

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北理&中大Nano Energy：全固态钠金属电池Na/Na3Zr2Si2PO12界面的均匀Na+迁移动力学

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