科學家突破固態鈉電池枝晶難題

　　近日，西安交通大學科研團隊在固態鈉電池研究中取得新進展，研究成果發表在《先進能源材料》。

　　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，西安交通大學教授韓曉剛團隊和宋忠孝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。

　　論文鏈接：https://doi.org/10.1002/aenm.202502156