专栏名称: 中科院物理所
物理所科研动态和综合新闻;物理学前沿和科学传播。
今天看啥  ›  专栏  ›  中科院物理所

新型高电压稳定卤化物钠离子固态电解质 | 进展

中科院物理所  · 公众号  · 物理  · 2025-05-23 19:40
    

主要观点总结

文章介绍了钠离子电池的储能应用以及存在的性能瓶颈。重点介绍了卤化物固态电解质以及氟掺杂具有非晶-纳米晶复合结构的卤化物固态电解质材料(2-NFZC)的研究进展。该材料具有高离子电导率和优异的高压稳定性,可显著提高全固态钠离子电池的性能。研究成果有助于推动全固态钠离子电池的商业化进程。

关键观点总结

关键观点1: 钠离子电池被视为下一代储能体系的理想选择。

传统全固态钠离子电池存在性能瓶颈,卤化物固态电解质因其良好的电化学稳定性和优异形变能力引起关注。2-NFZC是一种新型氟掺杂的非晶-纳米晶复合结构卤化物固态电解质,具有高离子电导率和优异的高压稳定性。

关键观点2: 2-NFZC固态电解质具有高离子电导率。

氟掺杂促进了Zr-F键的形成,增强了锆基卤化物SSEs在高压下的稳定性;同时促进了Na+局域非晶相的形成,提高了整体的Na+电导率。

关键观点3: 使用2-NFZC SSEs的全固态电池展现出良好的性能。

将2-NFZC SSEs与特定电极匹配组装的全固态电池具有良好的放电容量和循环寿命,氟掺杂还降低了电解质与正极在高压下的界面副反应,提高了电池性能。

关键观点4: 研究成果的意义和影响。

该研究有助于解决全固态钠离子电池的性能瓶颈问题,为下一代储能体系的发展提供了新的方向,推动了全固态钠离子电池的商业化进程。研究成果发表在《Journal of the American Chemical Society》上,得到了相关基金和机构的大力支持。


文章预览

随着全球对储能需求的快速增长,钠离子电池因资源丰富、低成本被视为下一代储能体系的理想选择。 然而,传统全固态钠离子电池的固态电解质(SSEs)性能瓶颈始终难以突破——离子电导率低、高压易分解、循环寿命短等。 卤化物固态电解质由于良好的电化学稳定性和优异的形变能力,引起了广泛关注。 Na ₂ ZrCl ₆ (NZC)为三方晶系(空间群P-3m1)结构,是典型的钠离子导体,但由于其较低的离子电导率(25℃时,离子电导率约为6.46×10 - ⁶  S cm - ¹ )和较窄的电化学窗口(>3.9 V时,开始氧化分解),限制了其在全固态钠离子电池中的发展。卤化物SSEs在高压下的稳定性与卤素的电负性相关(电负性:F>Cl>Br>I)。基于氟化物的钠离子导体,在4-5 V(vs. Na + /Na)电压范围内具有优异的稳定性能;然而,这些材料普遍存在离子电导率低(约为10 - ⁶ ………………………………

原文地址:访问原文地址
快照地址: 访问文章快照
总结与预览地址:访问总结与预览