DOI:10.1021/acs.jpcc.0c07385
含鋰離子的Na+超離子導體（NASICON）電解質是新型儲能技術的重要材料。NASICON的縮寫表示幾種具有類似結構的化合物用作固體電解質，包括那些鋰離子導體。人們用不同的方法來合成這些材料，以及無數其他方法來形成最終形狀的電解質。合成方法和加工技術對電解質的微觀結構和電導率有著顯著影響。本文概述了鋰離子NASICON的主要合成方法和加工技術。首先，討論了NASICON的結構和各種可能的成分。接下來，介紹了合成方法（例如，固態反應，溶膠-凝膠，聚合物前體，溶膠-凝膠/靜電紡絲）和燒結技術（例如，常規，微波和火花等離子體燒結）的影響。基于微晶玻璃有利的離子電導率和大規模實際應用的潛力，對其生產和評估進行了專門的介紹。此外，還闡述了這些材料在模擬電化學電池應用中的當前結果。最后，作者對NASICON電解質的未來發展和研究趨勢給出了總結性的觀點。
圖1.典型NASICON化合物的結構示意圖：（a）LiGe2（PO4）3和（b）Li1+xB（III）xGe2-x（PO4）3系列。強調了異價B（IV）/B（III）取代和多余鋰陽離子位點。白色球形代表空位點。
圖2.NASICON制備的典型方法：（a）固態反應和（b）濕化學法。
圖3.Li1.4Al0.4Ti1.6（PO4）3納米纖維和Li1.4Al0.4Ti1.6（PO4）3/P（VDF-HFP）復合材料：（a）納米纖維氈的截面掃描電子顯微圖像；（b）納米纖維的透射電子顯微照片；（c）納米纖維氈的低倍和（d）高倍掃描電子顯微照片；（e）納米纖維/P（VDF-HFP）復合材料的外觀，以及（f）納米纖維/P（VDF-HFP）復合材料的掃描電子顯微照片。
圖4.Li1.5Al0.5Ge1.5（PO4）3微晶玻璃的釔摻雜效果：（a）含Y的母體玻璃和（b）微晶玻璃的照片；（c）含Y的微晶玻璃的橫截面顯微照片和（d）元素分析（釔信號）；（e）含Y的微晶玻璃的電子顯微照片，表明在晶界區域有暗沉淀物；（f）晶界區域和析出物的在線元素分析；（g）含Y和（h）無Y的微晶玻璃的透射電子顯微照片。
圖5.Li1.5AlxScyGe1.5（PO4）3系統中的多個陽離子取代：（a）不同鈧含量的導電行為；（b）模擬不同Al3+/Sc3+比例的幾種成分的活化能（NEB計算）；（c）NASICON結構顯示了Li1.5AlxScyGe1.5（PO4）3的鋰離子通道（AIMD模擬，900K）。還提出了鋰遷移路徑。綠球：Li+（Wyckoff 6b）；橙色球：Li+（Wyckoff 36f）；灰色球：空間隙位置（Wyckoff 36f）。GeO6八面體顯示為藍色，ScO6顯示為黃色，AlO6顯示為紅色，PO4四面體顯示為紫色。
圖6.所有固態電池中NASICON電解質的評估：（a）LiFePO4/Li1.5Al0.5Ge1.5（PO4）3/Li電池在0.05C、室溫下的恒電流充放電曲線和（b）功率容量保持。在（b）中也提出了該電池方案。（c）SPAN|SPE-Li1.3Al0.3Ti1.7（PO4）3（“LATP”）-SPE|Li電池在0.1C和75℃下的恒電流充放電曲線和（d）功率容量保持。在（d）中也提出了該電池方案。（e）被兩個SPE層夾在中間的Li1.3Al0.3Ti1.7（PO4）3顆粒的橫截面顯微照片，以及（f-i）橫截面顯微照片的相應化學映射。
圖7.Li1.5Al0.5Ge1.5（PO4）3微晶玻璃纖維：（a）纏繞在手指和鋼筆上的纖維（10μm）的照片，證明了其柔性；（b）組成微晶玻璃的化學元素映射；（c，d）直徑為300μm的母體玻璃纖維和（e，f）微晶玻璃纖維的電子顯微照片；（g，h）直徑為10μm的微晶玻璃纖維。
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