界面稳定性是高倍率钠金属电池(SMBs)实际应用的关键。例如,普通的钠金属负极(SMA)具有不稳定的固态电解质界面(SEI),这可能会导致严重的枝晶生长和持续的Na消耗,特别是在高倍率的情况下。
同时,广泛采用的正极材料Na3V2(PO4)3 (NVP)的正极电解质界面(CEI)必须在Na+离子快速嵌入/脱嵌过程中承受巨大的体积变化,导致结构退化和容量损失。
基于此,2024年10月11日,哈尔滨工业大学(深圳)慈立杰教授、李德平副教授、陆敬予助理教授在国际期刊Advanced Functional Materials发表题为《Interface Engineering with an Organic Aluminum Additive for High-Rate Sodium Metal Batteries》的研究论文。
在这里,作者报道了一种简单的策略,即通过将乙醇铝引入到传统的醚基电解液中,促进富含氧化铝的SEI和CEI的形成,从而促进Na+离子快速穿过界面传输并促进均匀的Na沉积。
所得Na || Na对称电池在10 mA cm−2和1 mAh cm−2下稳定循环4800小时,并且Na || NVP全电池在40C下循环6000次后具有81.28%的高容量保持率。
通过简便的有机铝添加剂对Na金属负极和NVP正极进行同步界面工程,为高倍率SMB的实际应用开辟了一条新途径。
图1:Na金属对称电池的电化学性能
图2:循环后的Na金属表面和Na沉积行为的表征
图3:Na金属全电池的电化学性能
Interface Engineering with an Organic Aluminum Additive for High-Rate Sodium Metal Batteries,Advanced Functional Materials, 2024. https://doi.org/10.1002/adfm.202414041