国际团队全面分析钠超离子导体 推动固态钠电池发展

 如果电池可以在几秒钟内完成充电、储存更多能量、使用寿命更长，并且总体上更安全，生活将变得更加轻松。目前，高效固态电池成为这一领域的热门话题，许多汽车公司甚至承诺在未来的汽车中提供这种电池。据外媒报道，国际多元化团队通过全面分析获得新见解，其中揭示了钠超离子导体（NASICON）的机械性能与离子电导率之间的重要相关性。这些发现将成为宝贵的知识来源，有助于推动未来研究设计，从而促进现代能源技术的发展。

（图片来源：东北大学）

NASICON是一种具有高导电性的晶体结构，非常适合电池等能源应用。为了充分提升性能、稳定性和安全性，平衡它们的机械性能和离子电导率十分重要。例如，改变一些因素可能会提高离子电导率，但会影响结构完整性，使NASICON变得不那么稳定。这些属性之间必须保持微妙的平衡，才能实现完美的协同作用。

（图片来源：东北大学）

日本东北大学（Tohoku University）Eric Jianfeng Cheng表示：“我们发现最重要的因素是相对密度。当研究人员增加NASICON的相对密度时，它不仅提高了离子电导率，还提高了机械强度。这是一个双赢的局面。”

基于实验结果和大量回顾现有研究，研究人员提出使用先进的烧结技术（即加热重塑和改造固体材料的过程）来实现钠超离子导体的高相对密度，如火花等离子体烧结（SPS）。采取这种做法，可以有效地减少气孔等缺陷。

相比之下，改变二次相和晶体结构等其他关键因素，需要仔细地进行权衡。增加晶粒尺寸会降低晶界电阻，从而提高离子电导率，但可能因孔隙率增加而破坏机械完整性。同样，二次相的形成可以增强材料机械性能，但通常会阻碍离子传输。

（图片来源：东北大学）

研究表明，提高相对密度可以同时提高离子和机械性能，这是通过改变其他因素而无法观察到的协同作用。这种关系可以延伸到其他氧化物基固体电解质，例如石榴石Li7La3Zr2O12（LLZO），从而证明这些发现具有更广泛的相关性。

通过提供优化机械和离子性能的清晰框架，这项研究可能有助于开发高性能固态电池，使NASICON成为下一代储能技术的有前景材料。