有机聚合物修饰陶瓷电解质Na3.4Zr2Si2.4P0.6O12与Na金属界面

郭炜琳; 周晓亮; 刘立敏; 张硕; 文坤; 杨倩

doi:10.13957/j.cnki.tcxb.2025.03.008

陶瓷学报 ›› 2025, Vol. 46 ›› Issue (03) : 515 -521. DOI: 10.13957/j.cnki.tcxb.2025.03.008

有机聚合物修饰陶瓷电解质Na_3.4Zr₂Si_2.4P_0.6O₁₂与Na金属界面

郭炜琳, 周晓亮, 刘立敏, 张硕, 文坤, 杨倩

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摘要

在全固态钠离子电池中，陶瓷电解质Na_3.4Zr₂Si_2.4P_0.6O₁₂（NZSP）与金属Na电极间的界面问题一直是制约其性能的关键因素。由于界面处存在缺陷，电池在工作过程中出现高极化问题，同时电池容量较低，且循环稳定性表现不佳。为解决这些问题，研究提出了一种创新的界面优化策略，即在NZSP表面引入聚环氧乙烷（PEO）和聚乙二醇二丙烯酸酯（PEGDA）等聚合物薄膜。聚合物薄膜的引入不仅显著改善了NZSP与金属钠电极之间的界面润湿性和接触性，还有效防止了界面副反应的发生。实验结果显示，涂覆聚合物薄膜的Na/NZSP/Na对称电池在0.01mA·cm^-2的电流密度下能够稳定循环1000 h，表现出优异的电化学性能和循环稳定，相比之下，未涂覆聚合物薄膜的对称电池仅在80 h后便发生了短路。这一结果表明，聚合物薄膜的引入为全固态钠离子电池界面优化提供了一种有效策略，不仅提升了电池的性能，还为全固态钠离子电池的商业化应用奠定了基础。未来，随着更多界面优化技术的发展，全固态钠离子电池有望在高能量密度和高安全性方面取得更大的突破。