如果没有可解决枝晶(丝状)问题的电解质，固态钠金属电池就无法达到合理的功率密度。在陶瓷/金属界面电镀过程中形成的金属丝可能会因内部短路而导致电气故障，或因电解质断裂而导致机械故障。

近日，华中科技大学黄云辉教授报道了提出了一种以TiO₂为添加剂的Na₃Zr₂Si₂PO₁₂（NZSP）钠离子导电NASICON电解质，得到了密度、杨氏模量、硬度、晶粒结构和体介电常数均有改善的两相复合NZSP(TiO₂)。NZSP(TiO₂)的这些特性抑制了枝晶沿晶界、微裂纹和微孔的生长。

文章要点

1）研究人员在用电化学方法显示超低的陶瓷/Na动力学电阻的同时，还用X射线光电子能谱(XPS)对界面反应机理进行了探讨。TiO₂相在晶界内和沿NZSP表面形成。这改变了两相材料的微观结构，改善了其电化学性能，同时也提高了形成枝晶的临界电流密度。NZSP中的TiO₂添加剂不仅将界面电阻降低了一半，改善了晶粒结构内的附着力5倍以上，而且使Na枝晶形成的临界电流密度提高了一个数量级。

这些改进有望促使一系列高能量密度的钠离子电池成为现实。

参考文献

Zhonghui Gao, et al, TiO₂ as Second Phase in Na₃Zr₂Si₂PO₁₂ to Suppress Dendrite Growth in Sodium Metal Solid-State Batteries, Adv. Energy Mater. 2022

DOI: 10.1002/aenm.202103607

https://doi.org/10.1002/aenm.202103607