Insight into synergetic effect of bulk doping and boundary engineering on conductivity of NASICON electrolytes for solid-state Na batteries

电解质 离子电导率 快离子导体 材料科学 电导率 晶界 阴极 兴奋剂 陶瓷 烧结 相(物质) 阳极 离子键合 无机化学 化学工程 离子 冶金 微观结构 化学 电极 物理化学 光电子学 有机化学 工程类
作者
Wenkai Li,Ning Zhao,Zhijie Bi,Xiangxin Guo
出处
期刊:Applied Physics Letters [American Institute of Physics]
卷期号:121 (3) 被引量:26
标识
DOI:10.1063/5.0098255
摘要

Na superionic conductor-type Na1+xZr2SixP3-xO12 (0 ≤ x ≤ 3, NZSPO) is considered as one of the most promising solid electrolytes for solid-state sodium batteries, while its relatively low ionic conductivity of 10−4 S cm−1 requires improvement for application. In this study, a synergetic strategy is applied to improve the ionic conductivity of NZSPO, i.e., by combining bulk doping and grain-boundary engineering. Hf4+ is selected as the substitution for Zr4+ to stabilize the highly conducting rhombohedral phase. La2O3 is added as a sintering aid to promote the ion transport along the grain boundaries with Na3La(PO4)2 formed therein. The optimized Na3Zr1.8Hf0.2Si2PO12-Na3La(PO4)2 (NZHSPO-NLPO) ceramic electrolytes show a high relative density of 98.8% and the superior ionic conductivity of 1.66 × 10−3 S cm−1 at 30 °C. The Na symmetric batteries display the stable plating/stripping cycling over 500 h at 0.1 mA cm−2 and 0.05 mAh cm−2. With ionic liquid as a wetting agent at cathode sides and PEO as an intermediate layer at anode sides, the NZHSPO-NLPO-based Na batteries with Na3V2(PO4)3 cathodes exhibit the discharge capacity of 109.9 mAh g−1 and capacity retention of 92.7% at 0.1 and 30 °C for 50 cycles. It is proved that the simultaneous optimization of bulk and grain boundaries is powerful for increasing the ionic conductivity of ceramic solid electrolytes.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
那个笨笨完成签到,获得积分10
2秒前
酷波er应助无理采纳,获得10
3秒前
3秒前
药药药发布了新的文献求助30
3秒前
4秒前
那个笨笨发布了新的文献求助10
5秒前
5秒前
5秒前
刘小明完成签到,获得积分10
5秒前
5秒前
酷波er应助zz采纳,获得10
6秒前
田様应助高高采纳,获得10
6秒前
上官若男应助pipi001采纳,获得10
6秒前
要减肥金针菇完成签到,获得积分10
6秒前
7秒前
好运来发布了新的文献求助10
8秒前
saf关闭了saf文献求助
8秒前
9秒前
tianwenlanlehai完成签到,获得积分10
10秒前
10秒前
田様应助露亮采纳,获得10
10秒前
顾守发布了新的文献求助10
11秒前
winfree完成签到,获得积分10
12秒前
13秒前
共享精神应助尊敬的笑翠采纳,获得10
13秒前
13秒前
14秒前
好运来完成签到,获得积分10
14秒前
QAQ77完成签到,获得积分10
16秒前
脑洞疼应助嘻嘻采纳,获得10
16秒前
17秒前
17秒前
大个应助麻辣香锅采纳,获得10
18秒前
saf发布了新的文献求助10
18秒前
忐忑的含双完成签到 ,获得积分10
18秒前
19秒前
19秒前
20秒前
20秒前
20秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
The Wiley Blackwell Companion to Diachronic and Historical Linguistics 3000
The impact of workplace variables on juvenile probation officers’ job satisfaction 1000
When the badge of honor holds no meaning anymore 1000
HANDBOOK OF CHEMISTRY AND PHYSICS 106th edition 1000
ASPEN Adult Nutrition Support Core Curriculum, Fourth Edition 1000
AnnualResearch andConsultation Report of Panorama survey and Investment strategy onChinaIndustry 1000
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 物理 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 细胞生物学 基因 无机化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6281087
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8100168
关于积分的说明 16935682
捐赠科研通 5348655
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2843080
邀请新用户注册赠送积分活动 1820338
关于科研通互助平台的介绍 1677288