近日，昆明理工大学冶金与能源工程学院、真空冶金国家工程研究中心梁风教授团队在固态钠电池领域取得突破性进展，成功揭示了固体电解质中的钠离子传输机制和失效演化行为，为固态电池中复杂离子过程分析和失效过程预测提供了新的思路。该成果以“Understanding the Na+ Conductance and Failure Evolution of Ceramic Electrolytes for Solid-State Sodium Metal Batteries from Ion Dynamics” 为题发表在材料领域顶级期刊《Advanced Energy Materials》上。

固态电池由于其能量密度高、热失控风险低，被认为是商用离子电池的可靠升级方案。然而，固体电解质的使用带来了复杂离子传输和界面问题，如何正确理解这些电池内部的基础过程，是固态电池设计和开发的关键。针对这一挑战，昆明理工大学梁风教授团队提出了创新解决方案。他们以离子传输动力学特性为基础，通过弛豫时间分布函数方法分离动力学过程，揭示了无定形晶界促进离子传输的原理。基于这种技术，进一步分析了固态电池运行过程中电解质的失效行为，并提出了由界面相生成和枝晶生长控制的失效模式，为固态电池失效的无损分析和预测开辟了新的研究思路。

陶瓷固体电解质中复杂离子动力学过程和失效过程诊断示意图

昆明理工大学任昆博士为论文的第一作者，周皇凯老师和张达老师为论文的共同第一作者，昆明理工大学梁风教授为论文的通讯作者，昆明理工大学为论文的唯一通讯单位。该研究工作得到国家自然科学基金、云南省杰出青年基金、云南省重点项目的资助。