锡基中间层助力固态钠电池性能突破(2025.07.11)

中国的研究人员开发出了一种新型的固态钠电池,即通过利用锡基中间层来解决电池领域长期存在的性能问题。具体来说,这种电池采用了一种新配方的固态电解质与一层薄薄的氧化铟锡(ITO)相结合——ITO是一种由部分锡制成的导电材料,能够有效改善电池的性能。

固态电池用固态电解质替代了易燃的液态电解质,因而更安全、更稳定。然而,固态钠电池面临着一大障碍:固态电解质通常难以高效地传导钠离子,并且电解质与金属钠之间的界面可能也不稳定。

为了克服这一难题,科学家们开发出一种多阳离子掺杂的NASICON(钠超离子导体)型电解质。NASICON是一种能让钠离子通过的陶瓷材料。研究人员通过在其结构中掺入锌、镁和钪,使该材料的离子电导率提升了10倍,达到了4.24mS/cm。

更引人注目的是ITO的应用:ITO作为一层超薄中间层被施加在电解质和金属钠之间,它能够平滑接触界面,并帮助钠均匀分布,从而防止了可能导致电池短路的枝晶(一种危险的树枝状生长物)的形成。得益于ITO涂层,该电池得以在高电流下可靠运行超过1700小时,且未出现任何失效迹象。

ITO已广泛应用于现代电子科技,如触摸屏、LED显示器与太阳能电池中的透明导电层。而本项研究进一步将其应用拓展至固态钠电池,展示了锡元素在清洁能源与先进材料领域的多维赋能潜力。

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