【儀表網 研發快訊】固態鈉電池是潛在的高能量密度和高安全性的下一代儲能電池技術，其中固態電解質決定了固態電池電化學性能的基礎。NASICON型Na3Zr2Si2PO12(NZSP)氧化物陶瓷固態電解質由于其高離子電導率、空氣穩定性和高剪切模量的優點而受到廣泛關注，但枝晶問題極大限制了NZSP基全固態電池技術的推廣應用，目前關于NZSP固態電解質中的枝晶生長機制尚不明確。
 

　　針對以上問題，西安交大韓曉剛教授團隊和宋忠孝教授團隊通過原位光學觀測、原位顯微CT和多物理場模擬研究了NZSP 固態電解質中的枝晶生長和裂紋擴展的演變。通過研究裂紋和枝晶形態的變化特征，揭示了枝晶滲透與裂紋擴展之間的相互驅動關系，詳細分析了不同電流密度下的枝晶生長和裂紋擴展特征，研究了裂紋偏轉與電流密度的關系。結合多物理場模擬，解耦了枝晶擴展過程中的機械損傷和應力分布，揭示了裂紋偏轉是枝晶應力釋放的結果，并討論了不同類型的裂紋對于枝晶的容納能力。最后，引入了改性策略，證明降低沉積金屬鈉的蠕變應力和改善Na離子的界面傳輸是抑制枝晶形成的有效策略。
 

　　上述成果以《Na3Zr2Si2PO12陶瓷固態電解質中枝晶與裂紋的電化學-力學演化機制》(“Electrochemical–Mechanical Evolution of Dendrites and Cracks in Na3Zr2Si2PO12 Ceramic Solid Electrolytes”)為題于近期發表在《先進能源材料》(Advanced Energy Materials)。西安交通大學電氣學院博士生王安立為論文第一作者，電氣學院沈飛副研究員、韓曉剛教授和材料學院徐謝宇助理教授為論文共同通訊作者。該工作得到了中央高校基本科研業務基金和國家留學基金委的支持。