徐瑶，刘立敏，周晓亮，郭炜琳，李婕，郭心如
(西南石油大学 化学化工学院，四川 成都 610500)

摘  要：近年来，钠离子固态电池作为可充电电池的一员逐渐进入人们的视野。固态电池的优点在于避免使用液态电解质，从而可以规避电池泄漏和爆炸等风险。目前钠离子固态电解质的研究难点是如何提高室温下的离子电导率。为此，通过在固态电解质材料Na₅YSi₄O₁₂(NYS)中引入高价离子Zr⁴⁺以提高其离子电导率。实验以NaNO₃、YN₃O₉·6H₂O、C₈H₂₀O₄Si和ZrO(NO₃)₂·xH₂O为起始物质，采用新型溶液辅助的固相反应法(SASSR)制备了具有六方晶系结构的固态电解质Na_5−xY_1−xZr_xSi₄O₁₂(x=0.04、0.06、0.08、0.10、0.12)，着重研究了Na_5−xY_1−xZrxSi₄O₁₂(NYZS)中Zr⁴⁺的加入量和烧结温度与离子电导率之间的关系。研究发现，当x=0.08时，室温下离子电导率最高为2.13mS·cm⁻¹，活化能较低仅为0.222eV。相比于未掺杂Zr⁴⁺的Na₅YSi₄O₁₂(NYS)材料电导率得到较大的提升。其较高的电导率得益于高价Zr4+掺杂后出现的钠空位，增强了Na⁺传输浓度。此研究表明Na_5−xY_1−xZr_xSi₄O₁₂是一种具有竞争力的钠离子固态电解质，有望成为新一代储能的研究热点。
关键词：钠离子电池；固态电解质；Na_5−xY_1−xZr_xSi₄O₁₂；离子电导率；离子掺杂