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
完美的水杯完成签到 ,获得积分10
3秒前
4秒前
杨仲文发布了新的文献求助10
5秒前
彪壮的雨珍完成签到,获得积分10
5秒前
缥缈纲完成签到,获得积分10
8秒前
LiuHX发布了新的文献求助10
9秒前
10秒前
龙傲天完成签到 ,获得积分10
10秒前
YouziBa完成签到,获得积分0
11秒前
郭3完成签到 ,获得积分10
11秒前
德拉科完成签到,获得积分10
13秒前
SciGPT应助LiuHX采纳,获得10
14秒前
丸妹发布了新的文献求助10
14秒前
斯文败类应助还得学啊采纳,获得10
15秒前
16秒前
19秒前
TAC完成签到,获得积分10
19秒前
彪壮的雨珍关注了科研通微信公众号
19秒前
21秒前
21秒前
善学以致用应助马少洋采纳,获得10
21秒前
21秒前
Vv完成签到,获得积分20
22秒前
拿捏陕科大完成签到,获得积分10
23秒前
完美世界应助yangling0124采纳,获得10
23秒前
狒狒完成签到 ,获得积分10
23秒前
紫色奶萨完成签到,获得积分10
23秒前
zhong发布了新的文献求助10
24秒前
LUO发布了新的文献求助30
24秒前
辣手摧花反派大掌柜完成签到 ,获得积分10
25秒前
鸭鸭完成签到,获得积分10
25秒前
Lucas应助无私的夕阳采纳,获得10
26秒前
26秒前
Zhong完成签到,获得积分10
26秒前
26秒前
若曦完成签到,获得积分10
27秒前
CC完成签到,获得积分10
27秒前
28秒前
28秒前
non平行线发布了新的文献求助20
29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
Modern Epidemiology, Fourth Edition 5000
Handbook of pharmaceutical excipients, Ninth edition 5000
Digital Twins of Advanced Materials Processing 2000
Weaponeering, Fourth Edition – Two Volume SET 2000
Social Cognition: Understanding People and Events 1000
Polymorphism and polytypism in crystals 1000
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 纳米技术 有机化学 物理 生物化学 化学工程 计算机科学 复合材料 内科学 催化作用 光电子学 物理化学 电极 冶金 遗传学 细胞生物学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6030180
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 7704658
关于积分的说明 16192176
捐赠科研通 5177088
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2770430
邀请新用户注册赠送积分活动 1753873
关于科研通互助平台的介绍 1639385