新型电池固体电解质NASICON材料

新型电池固体电解质NASICON材料

为了获得具有高离子电导率的新型钠离子导体，本文深入研究了NASICON材料。首次研究了 固 溶 体 ，即 Na3+xSc2（SiO4）x（PO4）3-x，0.05≤x≤0.8。然后通过固相反应合成了多种组成，并测定了这些组成的结晶性能和电学性能。获得了迄今为止最好的导电性材料之一NASICON，x=0.4。此外，还研究了钠浓度和晶格参数大小对该材料离子电导率的影响。研究结果表明，离子电导率与钠离子传导途径的结构参数相关，并确认了Na-O原子间距离对钠离子迁移的影响程度。

通过将高离子传导性材料Na3Sc2（PO4）3中的P用Si代替，合成了材料Na3.4Sc2（SiO4）0.4（PO4）2.6，其具有非常高的钠离子电导率。研 究 固 溶 体 Na3+xSc2（SiO4）x（PO4）3-x中x的含量，从而更好地了解Si在NASICON材料中的影响程度。只有电荷载体增加，才能使电导率增加，直至达到最大值。

研究试验数据中活化能和晶格参数之间的相关性，从而得到最佳的晶格参数。而晶格尺寸的变化直接影响Na+传导通路的大小以及Na+离子到下一个空位的跳跃距离。对于化合物Na3.6Sc2（SiO4）0.6（PO4）2.4和Na3.8Sc2（SiO4）0.8（PO4）来说，跳跃距离太长，因此需要很高的导电活化能，所以不适合作为电解质材料。此外，Na+必须跳跃到最近的其空间构型为平面三角形且尺寸最小的氧原子处。为了更好地了解所讨论的相关性，可以通过中子散射技术或XRD测量得到更高精度的原子位置，还可以用于研究NASICON材料中Na+的占有率上。本文还研究了Na浓度的变化，以更好地了解Na过量和缺乏对该材料离子电导率的影响。

刊名：Solid State Ionics（英）

刊期：2016年第293期

作者：M Guin et al

编译：陈少帅