在金属Ce位点存在的富NaF固体电解质界面原位构建，以实现稳定的无阳极钠金属电池

《ANGEWANDTE CHEMIE-INTERNATIONAL EDITION》：In Situ Construction of NaF-rich Solid Electrolyte Interphase with Metallic Ce Sites for Stable Anode-Free Sodium Metal Batteries

钠离子电池高深度放电稳定性的界面工程策略。通过原位合成富NaF固体电解质界面（SEI）并引入金属铈活性位点，解决了传统高浓度电解液和氟化溶剂的局限性。X射线吸收光谱和TOF-SIMS证实铈位点与NaF的动态转化机制，降低钠离子脱溶剂化能垒。该技术使无金属负极电池在20%和90% DOD下分别实现5800和1600小时超长循环，容量保持率超90%。特别在高负载（>9 mg cm?2）条件下仍保持83.6%容量循环稳定性。

　　

摘要

在高放电深度（DOD）下实现可逆的钠离子沉积/剥离对于稳定的无阳极钠金属电池（AFSMBs）至关重要。高可逆性的实现依赖于一种富含无机物的固体电解质界面（SEI），但现有的策略通常依赖于高浓度盐或氟化溶剂，这限制了它们的实际应用。在本研究中，我们开发了一种含有金属Ce位点的原位富NaF SEI，该SEI能够避免电解质的分解。通过操作过程中的同步辐射X射线吸收光谱和TOF-SIMS分析，我们发现Na⁺与CeF₃@NC之间发生了转化反应，在循环过程中形成了NaF和金属Ce位点。这种由基底驱动的、结构明确的富NaF SEI即使在高放电深度下也能保证界面稳定性。此外，金属Ce位点对PF₆^?具有很强的亲和力，通过降低逐步提取阴离子的能量障碍来促进Na⁺的脱溶剂化。因此，该电池在20%的放电深度下实现了5800小时的超长稳定性，在90%的放电深度下实现了1600小时的稳定性。全电池在500次循环后仍保持了93.3%的容量保持率，而软包电池在300次循环后仍保持了90.98%的容量。值得注意的是，具有高正极负载量（>9 mg cm^?2）的AFSMBs表现出优异的稳定性，在100次循环后仍保持了83.6%的容量。这项工作为设计坚固的原位SEI提供了新的见解，为加速AFSMBs的实际应用奠定了基础。

图形摘要

本研究提出了一种基于基底驱动的原位界面工程策略，用于构建含有金属Ce活性位点的富NaF SEI，该SEI能够稳定界面、加速Na⁺的脱溶剂化，并实现高达90%的高放电深度，从而使得无阳极钠金属电池具有稳定的性能。

利益冲突

作者声明没有利益冲突。