β″-Al₂O₃固态电解质

抗枝晶生长机制明确

首次通过多尺度原位观测揭示钠沉积与裂纹扩展的交替进行机制，为通过解耦这两者来抑制枝晶提供了明确方向。

Geng, Lin · Xue, Dingchuan · Yao, Jingming · Dai, Qiushi · Sun, Haiming · Zhu, Dingding · Rong, Zhaoyu · Fang, Ruyue · Zhang, Xuedong · 苏永 · Yan, Jitong · Harris, Stephen J. · Satoshi, Ichikawa · Zhang L. · 唐永福 · Zhang, Sulin · 黄建宇

Energy and Environmental Sciences 2023

技术优势

机制首次明确

通过多尺度成像与形貌动力学追踪，证实钠枝晶通过钠沉积与裂纹扩展交替进行的方式生长，并建立了多尺度相场模型来重现这一过程，从而为抑制枝晶提供了明确的解耦策略。

原位动态可视化

原位SEM观测揭示了钠沉积与裂纹扩展的动态交互：钠沉积积累机械应力引发开裂，开裂释放局部应力又促进进一步沉积，直至短路，为理解枝晶生长提供了直接实验证据。

理论模型可预测

建立的多尺度相场模型能够重现钠枝晶生长的形貌动力学，并预测生长枝晶的树状分形形貌，为后续优化电解质和界面设计提供了模拟工具。

应用场景

• 全固态钠电池：通过解耦沉积与开裂来抑制枝晶，提升全固态钠电池的循环寿命与安全性。
• 钠金属负极：针对钠金属负极的枝晶问题，提供机制理解和抑制策略。
• 固态电解质：改善β″-Al₂O₃固态电解质与钠金属的界面稳定性，避免短路。
• 钠电池：为钠电池的固态化设计提供枝晶生长机制的理论依据。