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作者:王媛媛;李妍;王歧;李海晨;韩双双;
单位:北京石油化工学院新材料与化工学院;北京石油化工学院机械工程学院;
摘要:钠离子电池因低成本和较高的能量密度,成为储能领域的研究热点。然而,传统的液态电解质存在易泄漏、易燃等安全隐患,亟需开发稳定可靠的固态电解质。本研究通过Y~(3+)异价掺杂Na_3Zr_2Si_2PO_(12),制备Na_(3+x)Zr_(2-x)Y_xSi_2PO_(12)(x=0、0.05、0.10、0.15)系列固态电解质,以提升其致密性、离子电导率与界面稳定性。采用X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)进行分析。结果表明,适量Y~(3+)掺杂(x=0.10)在不破坏NASICON型Na_3Zr_2Si_2PO_(12)晶体结构基础上,显著提高了其致密度(91.93%)和室温离子电导率(8.91×10~(-4) S·cm~(-1))。Y~(3+)掺杂样品具有更小的界面极化电压与阻抗增长率,表现出优异的界面稳定性。基于Na_(3.10)Zr_(1.90)Y_(0.10)Si_2PO_(12)组装的固态钠电池,在室温0.1 C倍率下,100次循环后容量保持率达到98.55%。本研究揭示了Y~(3+)掺杂对晶体结构与界面行为的协同调控作用,为钠离子固态电解质材料的设计与界面优化提供了重要参考。
关键词:NASICON型固态电解质;;Na_3Zr_2Si_2PO_(12);;Y~(3+)掺杂;;钠离子电导率;;晶体结构调控;;界面稳定性;;固态钠电池