高温锂电池的钠卜氧化铝电解质

钠卜氧化铝(通常简称p-A120,)是一种固态电解质，它允许离子(即钠离子)在固体晶格中快速运动。在室温时其导电性也很好(对多晶材料电导约为IS/m)，但其使用温度常在300℃以上，此时其电导率也超过LOS/m。
最常用的相是p-Al2O，本身其成分为Nat0I-^1203,而实际使用时，通常总是含有过最的Na2O。如果考察一下它们的一些物理性质，在六方排列的p-Al0结构中包含有钠离子和氧离子的松散堆积层，钠层被4个紧密堆积的“尖晶石”胞相隔，距离约1.13nm;尖晶石胞即权层，该氧层铝离子在八面体和四面体位置上，并延伸至轴。钠层上下方的尖晶石胞互相呈镜面对称，被0.48nm的氧桥相隔。钠离子可在松散层堆积内自由运动，但不能穿过紧密堆积的尖晶石胞。此结构可允许钠离子在垂直于c轴方向上进行二维扩散。
Nat0-A120体系中另一种具有相似层状结构的相是相，组成为Na20(5.33 A120,)，通过加入少量Mg0或U,o可使其稳定化。稳定剂的添加量影响材料的性能，当含0.8%L12O(包含Nat0则为9%)时，电导率及机械强度最佳。少-A120,电导率高于Al0,故而更适用于电池电解质。但是，0-A120对水分更敏感，所以使用时0-A120更难控制些。为满足使用特殊形状电解质制作电池的需要，0-Al20常制成烧结多晶块体，其电导率低于定向排列的单晶体，因为钠离子的迁移受到弯曲二维路径及晶界阻抗的影响。比较多晶卜A120和单晶卜A120的电导率随温度变化的整体趋势，事实上低温下钠离子的迁移完全受晶界阻抗影响控制。