科学家突破固态钠电池枝晶难题

　　近日，西安交通大学科研团队在固态钠电池研究中取得新进展，研究成果发表在《先进能源材料》。

　　固态钠电池是潜在的高能量密度和高安全性的下一代储能电池技术，其中固态电解质决定了固态电池电化学性能的基础。NASICON型Na3Zr2Si2PO12（NZSP）氧化物陶瓷固态电解质由于其高离子电导率、空气稳定性和高剪切模量的优点而受到广泛关注，但枝晶问题极大限制了NZSP基全固态电池技术的推广应用，目前关于NZSP固态电解质中的枝晶生长机制尚不明确。

　　针对以上问题，西安交通大学教授韩晓刚团队和宋忠孝团队通过原位光学观测、原位显微CT和多物理场模拟研究了NZSP 固态电解质中的枝晶生长和裂纹扩展的演变。通过研究裂纹和枝晶形态的变化特征，揭示了枝晶渗透与裂纹扩展之间的相互驱动关系，详细分析了不同电流密度下的枝晶生长和裂纹扩展特征，研究了裂纹偏转与电流密度的关系。

　　结合多物理场模拟，解耦了枝晶扩展过程中的机械损伤和应力分布，揭示了裂纹偏转是枝晶应力释放的结果，并讨论了不同类型的裂纹对于枝晶的容纳能力。最后，引入了改性策略，证明降低沉积金属钠的蠕变应力和改善Na离子的界面传输是抑制枝晶形成的有效策略。

　　论文链接：https://doi.org/10.1002/aenm.202502156