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作者：徐瑶;刘立敏;周晓亮;郭炜琳;李婕;郭心如;
单位：西南石油大学化学化工学院;
摘要：近年来，钠离子固态电池作为可充电电池的一员逐渐进入人们的视野。固态电池的优点在于避免使用液态电解质，从而可以规避电池泄漏和爆炸等风险。目前钠离子固态电解质的研究难点是如何提高室温下的离子电导率。为此，通过在固态电解质材料Na_5YSi_4O_(12)(NYS)中引入高价离子Zr~(4+)以提高其离子电导率。实验以NaNO_3、YN_3O_9·6H_2O、C_8H_(20)O_4Si和ZrO(NO_3)_2·x H_2O为起始物质，采用新型溶液辅助的固相反应法(SASSR)制备了具有六方晶系结构的固态电解质Na_(5-x)Y_(1-x)Zr_xSi_4O_(12)(x=0.04、0.06、0.08、0.10、0.12)，着重研究了Na_(5-x)Y_(1-x)Zr_xSi_4O_(12)(NYZS)中Zr~(4+)的加入量和烧结温度与离子电导率之间的关系。研究发现，当x=0.08时，室温下离子电导率最高为2.13 mS·cm~(-1)，活化能较低仅为0.222 eV。相比于未掺杂Zr~(4+)的Na_5YSi_4O_(12)(NYS)材料电导率得到较大的提升。其较高的电导率得益于高价Zr~(4+)掺杂后出现的钠空位，增强了Na~+传输浓度。此研究表明Na_(5-x)Y_(1-x)Zr_xSi_4O_(12)是一种具有竞争力的钠离子固态电解质，有望成为新一代储能的研究热点。
关键词：钠离子电池;;固态电解质;;Na_(5-x)Y_(1-x)Zr_xSi_4O_(12);;离子电导率;;离子掺杂
基金资助：国家自然科学基金(22075231);; 国家重点研发计划(2021YFB4001502)
