网易首页 > 网易号 > 正文 申请入驻

双含氧前驱体提升钠离子铝基固体电解质离子电导率 | 进展

0
分享至

全固态钠电池凭借高安全性、低成本及高能量密度等优势,被视为下一代大规模储能系统的重要发展方向。固体电解质作为其核心组件,直接决定了电池的离子传输动力学、固-固界面相容性及整体电化学性能。然而,传统晶态无机固体电解质受限于刚性晶格结构,不仅室温离子电导率偏低,且难以与电极形成紧密接触,这导致电池运行往往依赖50–100 MPa的高外部堆叠压力,严重阻碍了其从实验室走向实际应用。

针对上述瓶颈,中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心钠离子电池研究团队于2023年在《Nature Energy》上报道了一种兼具无机陶瓷高离子电导率与有机聚合物柔性的铝基黏弹性无机玻璃固体电解质。尽管铝基玻璃态电解质已初步验证了无外压运行的可行性,但现有体系受限于单一氧源掺杂策略,不仅离子电导率提升空间有限,且产物多因非晶化不完全而呈现刚性粉末特征,难以适应电极体积变化并维持稳定界面。同时,单一氧前驱体难以构筑连续贯通的Al–O–Al桥连网络,致使高离子电导与机械柔性难以协同实现。此外,由于不同含氧前驱体与AlCl₃的低温反应活性差异显著,且缺乏统一的热力学筛选判据,高性能黏弹性铝基电解质的理性设计与开发仍面临巨大挑战。

近日,该研究团队创新性地引入“脱氧焓”作为热力学描述符,提出了“盐-氧”与“金属/非金属氧化物-氧”双含氧前驱体协同设计策略。通过计算分析发现,单一氧源(NaClO或SeO₂)均存在显著局限;而将低脱氧焓的NaClO与中等脱氧焓的SeO₂协同使用,经300–400 ℃低温快速烧结,可成功制备出新型NACDO(0.6NaClO–AlCl₃–0.175SeO₂)固体电解质。该材料有效抑制了NaCl、NaAlCl₄等晶态杂质生成,呈现优异的光学透明性与室温黏弹性(图),室温Na⁺电导率达2.03 mS·cm⁻¹,迁移数为0.87,活化能低至0.17 eV。多尺度表征与AIMD模拟证实,双氧源协同引入了大量桥连氧,连接孤立AlCl₄⁻单元形成多聚铝氧氯阴离子链段,构建了均匀无序的三维骨架,从而大幅拓宽Na⁺传输通道。基于该电解质组装的全固态钠电池(匹配未包覆NaNi0.4Fe0.2Mn0.4O2正极),在0.3 C下循环480圈容量保持率超80%,1200圈后仍保留50%初始容量,且热安全性显著优于液态体系。本工作建立了基于脱氧焓的前驱体筛选准则,在铝基体系中同步实现了高离子电导率、机械形变能力与界面适配性,为卤化物固体电解质的理性设计及向铟、钽基等体系的拓展奠定了基础。


图. 新型NACDO黏弹性固体电解质的设计策略与性能表征。a. NACDO电解质的光学透明性与黏弹性实物展示。b. 钠离子铝基卤化物固体电解质室温离子电导率对比。c. 双含氧前驱体协同反应机理示意图;结合实验表征与计算模拟证实,生成的网络结构具有短程局域有序特征。d. 基于脱氧焓概念的不同含氧前驱体热力学描述符排序,为高效前驱体筛选提供量化依据。

相关研究成果以“Dual oxygen precursors boosting the ionic conductivity of glassy electrolytes for all-solid-state sodium batteries”为题发表在《Advanced Materials》。中国科学院物理研究所博士生唐立昊和中国科学院过程工程研究所蒋礼威项目研究员为论文共同第一作者,中国科学院物理研究所陆雅翔研究员为论文通讯作者。

该研究得到了北京市自然科学基金青年基金重点项目(项目编号:JQ25009)、中央科技委抢占科技制高点专项(项目编号:LDES15 0000)、国家自然科学基金(项目编号:52394170–52394174、52521001)等支持。

编辑:辣条

特别声明:以上内容(如有图片或视频亦包括在内)为自媒体平台“网易号”用户上传并发布,本平台仅提供信息存储服务。

Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.

相关推荐
热点推荐
郑钦文生涯第六次打进大满贯16强,第三次晋级美网第四轮

郑钦文生涯第六次打进大满贯16强,第三次晋级美网第四轮

懂球帝
2026-09-06 02:11:06
马斯克突然宣布:特斯拉电机完全摆脱稀土!明显是冲着中国来的。

马斯克突然宣布:特斯拉电机完全摆脱稀土!明显是冲着中国来的。

周哥一影视
2026-09-05 10:01:09
发现中国一个奇怪的现象:只要有公婆帮扶的家庭,儿媳都忙着回公婆家;而公婆不帮的家庭,儿媳早已断联!

发现中国一个奇怪的现象:只要有公婆帮扶的家庭,儿媳都忙着回公婆家;而公婆不帮的家庭,儿媳早已断联!

心理观察局
2026-08-01 07:10:30
穿上詹姆斯球衣背打狄龙,白晶还是没顶动

穿上詹姆斯球衣背打狄龙,白晶还是没顶动

甜份超标的我
2026-09-05 22:36:17
赵心童为何1-5惨败小特? 赛后赵心童说出原因,完全没睡醒

赵心童为何1-5惨败小特? 赛后赵心童说出原因,完全没睡醒

林子说事
2026-09-06 01:46:21
何应钦与冈村宁次是同学,受降前一晚,何应钦特意派人传话,暗示冈村仪式上不要随身带军刀,免得当众缴刀颜面尽失,对老同学脸面颇为照顾

何应钦与冈村宁次是同学,受降前一晚,何应钦特意派人传话,暗示冈村仪式上不要随身带军刀,免得当众缴刀颜面尽失,对老同学脸面颇为照顾

扶苏聊历史
2026-09-04 16:28:57
殷剑峰:经济企稳迹象初现

殷剑峰:经济企稳迹象初现

创作者_uYkl
2026-09-05 09:22:03
武则天第一次临幸“和尚”后,为何会激动不已?

武则天第一次临幸“和尚”后,为何会激动不已?

文史道
2026-08-10 22:36:24
他打仗归来已是军副政委,相亲对象却已结婚,哥哥抱怨彩礼钱迟迟未退还

他打仗归来已是军副政委,相亲对象却已结婚,哥哥抱怨彩礼钱迟迟未退还

历史龙元阁
2026-09-04 08:50:34
日本网民很不服气:从未被中国打败过

日本网民很不服气:从未被中国打败过

扶苏聊历史
2026-09-04 17:02:16
涉案金额4.72亿!警方侦破特大货车贷款诈骗案

涉案金额4.72亿!警方侦破特大货车贷款诈骗案

鹞石周说
2026-09-05 20:23:22
琼斯:我想证明自己的能力;有人说意甲沉闷?看看今天的比赛

琼斯:我想证明自己的能力;有人说意甲沉闷?看看今天的比赛

懂球帝
2026-09-06 03:04:13
印度花天价买阵风,怎么可能不挨打脸?

印度花天价买阵风,怎么可能不挨打脸?

烽火瞭望者
2026-09-05 04:12:55
山东济南16岁男孩凌晨三点在百里黄河风景区失联,至今仍下落不明

山东济南16岁男孩凌晨三点在百里黄河风景区失联,至今仍下落不明

好词好文
2026-09-05 17:04:38
红星快评|对公信力的伤害,染色莴笋丝毫不亚于甲醛白菜

红星快评|对公信力的伤害,染色莴笋丝毫不亚于甲醛白菜

红星新闻
2026-09-05 22:18:12
未来已来,9000亿智能体来袭!十万亿市场机会在哪?(附股)

未来已来,9000亿智能体来袭!十万亿市场机会在哪?(附股)

小白鸽财经
2026-03-10 20:30:03
女子需求大每天偷情3小时,怀孕后想小三转正,2017年被情夫杀死了

女子需求大每天偷情3小时,怀孕后想小三转正,2017年被情夫杀死了

汉史趣闻
2026-08-30 09:24:52
一场71-67,世界杯B组全乱了,世界第八爆大冷,韩国队躺进淘汰赛

一场71-67,世界杯B组全乱了,世界第八爆大冷,韩国队躺进淘汰赛

南海浪花
2026-09-06 01:23:54
存款大势已定?从2026年9月开始,银行储蓄市场,或将出现4大改变

存款大势已定?从2026年9月开始,银行储蓄市场,或将出现4大改变

晨光苏醒a
2026-09-05 23:12:18
老人味的祸首被揪出!医生提醒:55岁后要少碰,老了也没味!

老人味的祸首被揪出!医生提醒:55岁后要少碰,老了也没味!

宝哥精彩赛事
2026-08-15 12:43:45
2026-09-06 04:00:49
中科院物理所 incentive-icons
中科院物理所
爱上物理,改变世界。
10482文章数 136636关注度
往期回顾 全部

科技要闻

华为何庭波,再次更新韬定律论文

头条要闻

江西遂川泥石流1死11失联 男子:母亲电话一直打不通

头条要闻

江西遂川泥石流1死11失联 男子:母亲电话一直打不通

体育要闻

本西蒙斯加盟国王,不管怎样,回来就好

娱乐要闻

阿Sa蔡卓妍首度求婚细节,感动落泪

财经要闻

被曝试药后死亡,药企董事竟怒怼记者

汽车要闻

千里浩瀚H5/30英寸大屏 星越L PLUS让你看到油车越级的一面

态度原创

教育
时尚
亲子
房产
游戏

教育要闻

雅思口语考试的刻板印象和邪修捷径

推广中奖名单-更新至2026年8月25日推广

亲子要闻

AI造娃?生殖专家开发“智能扫精术”,无精症患者都能硬找出蝌蚪生?

房产要闻

突发重磅!海口出台楼市新政!

发售时间迎来新线索!《龙珠》新作或明年初就能玩到

无障碍浏览 进入关怀版