粉末尺寸对等离子喷涂Na3Zr2Si2PO12电解质成分和组织结构的影响

摘要：

全固态钠离子电池由于安全性和元素丰度等天然优势,在大规模储能领域具有巨大的应用潜力.全固态电池的核心是固态电解质,NASICON型的Na3Zr2Si2PO12(NZSP)电解质因为离子电导率高、热稳定性与力学性能优异等优点而受到广泛关注.本研究采用大气等离子喷涂沉积单个NZSP扁平粒子和沉积体,系统研究了粉末粒度分布和喷涂参数对NZSP粒子元素蒸发和沉积体组织结构的影响.通过沉积单个粒子,揭示了等离子喷涂参数对NZSP粉末粒子的熔化程度和Na、P元素优先蒸发的影响规律.结果表明,等离子电弧功率与氢气流量对其蒸发影响显著,元素蒸发损失量存在明显的粒子尺寸效应,粒径小于约35 μm时,随粒径的减小,Na与P的蒸发损失量显著增加,当粒径增加至35 μm以上时,Na与P的蒸发损失量受粒径的影响显著减小且整体损失量也有限;通过对粒径范围的控制能够将等离子喷涂过程中Na元素的损失量控制在10％以下,P元素损失量控制在20％以下.采用粒径范围30～50μm的NZSP粉末,结合大气等离子喷涂参数控制可以得到无明显层状结构的良好层间结合的组织结构致密电解质,表明大气等离子喷涂在全固态钠离子电池固态电解质的制备中具有广阔的应用前景.

关键词：等离子喷涂、NASICON电解质、Na3Zr2Si2PO12、元素优先蒸发、尺寸效应

所属期刊栏目：15

分类号：TG174.4(金属学与热处理)

在线出版日期：2023-08-15（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共12页

页码：1-12