编号：NMJS09248
篇名：钠离子陶瓷固态电解质Na5-xY1-xZrxSi4O12的制备与性能探究
作者：徐瑶 刘立敏 周晓亮 郭炜琳 李婕 郭心如
关键词： 钠离子电池 固态电解质 Na5-xY1-xZrxSi4O12 离子电导率 离子掺杂
机构： 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Na5YSi4O12(NYS)中引入高价离子Zr4+以提高其离子电导率。实验以NaNO3、YN3O9·6H2O、C8H20O4Si和ZrO(NO3)(2)·x H2O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Na5-xY1-xZrxSi4O12(x=0.04、0.06、0.08、0.10、0.12),着重研究了Na5-xY1-xZrxSi4O12(NYZS)中Zr4+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Zr4+的Na5YSi4O12(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Zr4+掺杂后出现的钠空位,增强了Na+传输浓度。此研究表明Na5-xY1-xZrxSi4O12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。
