西安交大科研团队在固态钠电池研究中取得新进展

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，西安交大韩晓刚教授团队和宋忠孝教授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。

上述成果以《Na₃Zr₂Si₂PO₁₂陶瓷固态电解质中枝晶与裂纹的电化学-力学演化机制》（“Electrochemical–Mechanical Evolution of Dendrites and Cracks in Na₃Zr₂Si₂PO₁₂ Ceramic Solid Electrolytes”）为题于近期发表在《先进能源材料》（Advanced Energy Materials）。西安交通大学电气学院博士生王安立为论文第一作者，电气学院沈飞副研究员、韩晓刚教授和材料学院徐谢宇助理教授为论文共同通讯作者。该工作得到了中央高校基本科研业务基金和国家留学基金委的支持。

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