鈉離子陶瓷固態(tài)電解質Na5-xY1-xZrxSi4O12的制備與性能探究

編號：NMJS09248

篇名：鈉離子陶瓷固態(tài)電解質Na5-xY1-xZrxSi4O12的制備與性能探究

作者：徐瑤 劉立敏 周曉亮 郭煒琳 李婕 郭心如

關鍵詞： 鈉離子電池 固態(tài)電解質 Na5-xY1-xZrxSi4O12 離子電導率 離子摻雜

機構： 西南石油大學化學化工學院

摘要： 近年來,鈉離子固態(tài)電池作為可充電電池的一員逐漸進入人們的視野。固態(tài)電池的優(yōu)點在于避免使用液態(tài)電解質,從而可以規(guī)避電池泄漏和爆炸等風險。目前鈉離子固態(tài)電解質的研究難點是如何提高室溫下的離子電導率。為此,通過在固態(tài)電解質材料Na5YSi4O12(NYS)中引入高價離子Zr4+以提高其離子電導率。實驗以NaNO3、YN3O9·6H2O、C8H20O4Si和ZrO(NO3)(2)·x H2O為起始物質,采用新型溶液輔助的固相反應法(SASSR)制備了具有六方晶系結構的固態(tài)電解質Na5-xY1-xZrxSi4O12(x=0.04、0.06、0.08、0.10、0.12),著重研究了Na5-xY1-xZrxSi4O12(NYZS)中Zr4+的加入量和燒結溫度與離子電導率之間的關系。研究發(fā)現,當x=0.08時,室溫下離子電導率最高為2.13 mS·cm-1,活化能較低僅為0.222 eV。相比于未摻雜Zr4+的Na5YSi4O12(NYS)材料電導率得到較大的提升。其較高的電導率得益于高價Zr4+摻雜后出現的鈉空位,增強了Na+傳輸濃度。此研究表明Na5-xY1-xZrxSi4O12是一種具有競爭力的鈉離子固態(tài)電解質,有望成為新一代儲能的研究熱點。