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
标致紫蓝完成签到,获得积分10
1秒前
1秒前
帅子不是刷子完成签到 ,获得积分10
2秒前
大个应助顺心聪展采纳,获得10
2秒前
李健的粉丝团团长应助123采纳,获得10
2秒前
ju完成签到,获得积分10
2秒前
orixero应助shiliu采纳,获得20
3秒前
3秒前
MARS发布了新的文献求助10
3秒前
3秒前
刘老师完成签到,获得积分10
4秒前
4秒前
淡淡念柏完成签到 ,获得积分10
4秒前
可可完成签到,获得积分10
5秒前
阿啵呲嘚完成签到,获得积分10
5秒前
大力的远望完成签到 ,获得积分10
5秒前
搜集达人应助lyx采纳,获得10
5秒前
5秒前
5秒前
5秒前
研究生小李完成签到,获得积分10
5秒前
科研通AI6.4应助stone采纳,获得10
7秒前
俊秀的乐蓉完成签到,获得积分10
7秒前
fzetai完成签到,获得积分10
7秒前
gosu完成签到,获得积分10
7秒前
8秒前
hurricane188发布了新的文献求助10
8秒前
CaseyMelkus发布了新的文献求助10
8秒前
9秒前
123完成签到,获得积分10
9秒前
9秒前
橙橙发布了新的文献求助10
9秒前
NexusExplorer应助研友_LJGmvn采纳,获得10
9秒前
NIU完成签到,获得积分10
10秒前
10秒前
乔滴滴发布了新的文献求助10
10秒前
GDROSE发布了新的文献求助10
10秒前
Jasper应助淡淡念柏采纳,获得20
11秒前
马汉仓发布了新的文献求助10
11秒前
刘广进完成签到 ,获得积分10
12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
Organizational Behavior 510
Management and the Arts 510
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition Second Edition 510
Rosenblum, Global Change Biology 500
CLSI VET01S-2024 Performance Standards for Antimicrobial Disk and Dilution Susceptibility Tests for Bacteria Isolated From Animals (7th Ed) 500
DIPPR Project 801 - Full Version 380
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 计算机科学 化学工程 工程类 有机化学 物理 复合材料 生物化学 内科学 细胞生物学 基因 遗传学 免疫学 冶金 光电子学 癌症研究
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7767525
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9311083
关于积分的说明 20321775
捐赠科研通 7352505
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3315412
关于科研通互助平台的介绍 2464693
邀请新用户注册赠送积分活动 2330053