Lowack, Ansgar und Anton, Rafael und Wagner, Dörte und Bhardwaj, Monika und Prünte, Stephan und Dashjav, Enkhtsetseg und Nikolovski, Kristian und Tietz, Frank und Wätzig, Katja und Kuznezoff, Michails und Partsch, Mareike und Michaelis, Alexander (2025) Feasibility study on high-energy-density almost-solid-state sodium batteries with thin ceramic Na3.4Zr2Si2.4P0.6O12 separators. Materials Technology, 40 (1). Taylor & Francis. doi: 10.1080/10667857.2025.2560836. ISSN 1066-7857.
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Offizielle URL: https://www.tandfonline.com/doi/full/10.1080/10667857.2025.2560836
Kurzfassung
This study investigates the feasibility and limitations of almost-solid-state sodium batteries (Na-aSSBs) as novel energy storage solutions. The cell concept comprises a sodium metal anode, a tape-cast Na3.4Zr2Si2.4P0.6O12 solid electrolyte, and a Na3V2(PO4)3 cathode with liquid electrolyte. The impact of the Na3.4Zr2Si2.4P0.6O12 separator and sodium electrode on total cell resistance is evaluated in symmetric Na| Na3.4Zr2Si2.4P0.6O12|Na cells, demonstrating an ultra-low Ohmic resistance below 10 Ωcm². The Na-aSSB achieved (85 ± 1) % of the theoretical cathode capacity and energy densities up to (239 ± 10) Wh/l at the cell level, among the highest reported for similar concepts. Cycling stability shows a Coulombic efficiency exceeding 99% over 70 cycles at a 2-h discharge rate. Five performance-limiting factors were identified: initial cathode resistance, degrading cell resistance during cycling, insufficient mechanical strength of the separator, dendrite formation, and non-optimized energy density. Suggested approaches to address these limitations highlight the technological potential of Na-aSSBs.
| elib-URL des Eintrags: | https://elib.dlr.de/220189/ | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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| Dokumentart: | Zeitschriftenbeitrag | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Titel: | Feasibility study on high-energy-density almost-solid-state sodium batteries with thin ceramic Na3.4Zr2Si2.4P0.6O12 separators | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Autoren: |
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| Datum: | 1 September 2025 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Erschienen in: | Materials Technology | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Referierte Publikation: | Ja | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Open Access: | Ja | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Gold Open Access: | Nein | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| In SCOPUS: | Ja | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| In ISI Web of Science: | Ja | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Band: | 40 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| DOI: | 10.1080/10667857.2025.2560836 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Verlag: | Taylor & Francis | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ISSN: | 1066-7857 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Status: | veröffentlicht | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Stichwörter: | almost solid state battery soium battery solid electrolyte tape casting | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| HGF - Forschungsbereich: | Energie | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| HGF - Programm: | Materialien und Technologien für die Energiewende | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| HGF - Programmthema: | Elektrochemische Energiespeicherung | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| DLR - Schwerpunkt: | Energie | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| DLR - Forschungsgebiet: | E SP - Energiespeicher | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben): | E - Elektrochemische Speicher | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Standort: | Köln-Porz | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Institute & Einrichtungen: | Institut für Future Fuels > Solarchemische Verfahrensentwicklung Institut für Future Fuels | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Hinterlegt von: | Dashjav, Enkhtsetseg | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Hinterlegt am: | 08 Dez 2025 12:07 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Letzte Änderung: | 08 Dez 2025 12:07 |
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