中科院寧波材料所姚霞銀團隊NASICON結構鈉離子固體電解質研究

2021-02-18 稀有金屬RareMetals

Rare Metals 2018年第6期固態電池專輯發表了中國科學院寧波材料技術與工程研究所姚霞銀團隊題為NASICON-structured Na3.1Zr1.95Mg0.05Si2PO12 solid electrolyte for solid-state sodium batteries的論文。NASICON結構固體電解質材料性質穩定，是當前電導率較高的鈉離子導體，但其室溫離子電導率尚不能滿足實際使用需求。在此工作中，作者在NASICON結構Na3Zr2Si2PO12材料的基礎上，進一步採用Mg取代部分Zr，通過對離子傳輸通道尺寸的調控，在未改變製備方式和未明顯提高成本的前提下有效提高了材料的室溫離子電導率。製備的Na3.1Zr1.95Mg0.05Si2PO12材料室溫離子電導率為1.33×10-3 S cm-1。進一步將Na3.1Zr1.95Mg0.05Si2PO12材料作為電解質組裝固態鈉電池，其中正極為少量電解液潤溼的Na0.9Cu0.22Fe0.3Mn0.48O2，負極為金屬鈉。在室溫0.5 C倍率下，電池的放電比容量達71.9 mAh g-1，100次循環後容量保持率達到80.5 %。Na3.1Zr1.95Mg0.05Si2PO12材料的優良的離子傳輸能力和界面穩定性有效的提高了固態鈉電池的循環性能。

 

圖 Na3.1Zr1.95Mg0.05Si2PO12與Na3Zr2Si2PO12的電導率與激活能隨製備溫度的變化圖

引用本文: Yang J, Wan HL, Zhang ZH, et al. NASICON-structured Na3.1Zr1.95Mg0.05Si2PO12 solid electrolyte for solid-state sodium batteries. Rare Met. 2018; 37(6):480–487

全文連結: https://link.springer.com/article/10.1007/s12598-018-1020-3

姚霞銀研究員簡介：

 

中國科學院寧波材料技術與工程研究所研究員，博士生導師，中科院青年促進會會員、寧波市領軍拔尖人才。2009年畢業於中國科學院固體物理研究所&寧波材料技術與工程研究所，獲工學博士學位，並獲中國科學院院長優秀獎；2009年至今在中國科學院寧波材料技術與工程研究所從事科研工作，歷任博士後、助理研究員、副研究員、研究員，期間於2012年至2014年先後在韓國漢陽大學、新加坡南洋理工大學從事儲能材料研究。目前研究興趣集中於全固態二次電池關鍵材料及其應用研究，迄今為止，與合作者一起在Nano Letters、Advanced Energy Materials、ACS Nano、Energy Storage Materials等材料及新能源領域核心期刊上發表論文78篇，被引用約1500次，H因子21；參與撰寫「新能源材料科學與應用技術」（科學出版社）中的「無機固體電解質材料及全固態鋰電池」章節；（合作）申請中國發明專利15項，其中授權9項，國際專利2項。

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