用于锂固态电池的可变形钠金属集流体

钠金属柔性集流体有效抑制无负极固态电池界面气孔，提升锂沉积/剥离可逆性，优于传统刚性铜集流体设计。

　　

进展与潜力

无阳极固态电池因消除了多余的锂元素而具有更高的能量密度，前景广阔。然而，实际应用受到了电流收集器、沉积的锂金属和固态电解质之间界面严重形态不稳定性的阻碍。以往为解决这一问题所采取的措施主要集中在在界面添加中间层或涂层材料，或者施加较大的外部机械压力以使锂的沉积和剥离过程均匀化，并保持界面接触。这些方法往往依赖于复杂的制造工艺或体积庞大的压力装置，从而限制了其可扩展性。在这里，我们提出了一种新的材料设计概念：一种具有高度塑性变形能力的电流收集器能够在充放电循环过程中可逆地适应锂金属的形态变化。与传统刚性金属电流收集器相比，钠金属具有较低的屈服强度和显著的蠕变行为，能够在不断变化的锂金属界面保持紧密且贴合的电接触。这种特性抑制了界面空洞的形成以及由此导致的电池性能下降，即使在相对较低的堆叠压力下也能实现高度可逆的锂沉积和剥离过程。这种方法不仅为无阳极固态电池的设计提供了另一种思路，也为研究能够适应机械变化的界面以改进固态电池技术提供了新的方向。

亮点

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钠金属电流收集器提升了无阳极固态电池的性能

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柔软且导电的钠金属能够适应锂金属的动态形态变化

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钠金属减少了固态电解质界面处的空洞形成

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塑性变形电流收集器是无阳极固态电池的一种新型设计策略

总结

无阳极固态电池通过去除电池单元中的多余锂元素可以提高能量密度。然而，它们的性能受到锂沉积层与固态电解质界面接触不良的制约。在这里，我们引入了一种可塑性变形的电流收集器，利用机械性能柔软的钠金属来适应锂沉积和剥离过程中的形态不规则性。研究表明，这种钠金属电流收集器能够与固态电解质以及动态变化的锂金属层建立并保持贴合的界面接触。这使得在含有锂和LiNi_0.6Co_0.2Mn_0.2O₂对电极的电池中实现高度可逆的锂沉积和剥离，其性能优于传统的铜电流收集器。我们的发现为无阳极电池提供了一种新的材料设计范式，用柔软的电流收集器替代了限制锂金属生长的硬质电流收集器，使锂的形态能够自由演变。

图形摘要

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