Na3Zr2Si2PO12電解質における穀粒境界を介したナトリウムデンドライト成長の制御

要約 Na 3 Zr 2 Si 2 PO 12 (NZSP) に基づくNASICON固体電解質 (SSE) は、競争力のあるイオン伝導率と高い化学的安定性を示し、固体ナトリウム電池におけるナトリウム金属アノードの使用を可能にする大きな可能性を秘めています。しかし、SSE内のナトリウム (Na) 金属デンドライトの成長は常にバッテリー内で望ましくない短絡を引き起こし、サイクル中の接触損失や界面分解の明らかな変化は見られません。Na金属デンドライトの成長を制御し、SSE/Na界面の変化がデンドライト成長に与える影響をその場で観察することは非常に難しいです。ここでは、NZSPに基づくSSEにおけるデンドライトの起源を系統的に調査するために、その場でのシンクロトロンベースのX線イメージング法が開発されました。デンドライトの成長は本質的にNZSPの穀粒境界 (GB) およびNZSP/Na界面特性に依存していることがわかります。NZSPにおけるNaデンドライトの浸透動力学的進化は、Naイオン/電子の導電性およびGBのヤング率と強く関連していることが確認されました。さらに、電気化学的機械的位相場モデルの評価は、SSEのGBに対するNa金属デンドライトの侵入の基本的な理由が局所的な偏 polarization 力およびGBで形成された応力の存在の組み合わせであることを示しています。