均质且机械稳定的SEI材料使钠金属电池能够在极端工作条件下正常运行

《Advanced Functional Materials》：Homogeneous and Mechanically Stable SEI Enables Sodium-Metal Batteries for Extreme Working Conditions

钠金属负极通过原位构建NaF-Zn复合界面层有效抑制枝晶生长和副反应，提升钠离子传输效率。对称电池在3 mAh cm?2高电流密度下稳定运行1900小时，全电池搭配Na32(PO4)3阴极在20C倍率下循环8000次容量保持75%，并具备-20℃低温及高电极负载适应性。

　　

摘要

钠金属由于其优异的比容量、较低的电化学势以及经济可行性，已成为下一代高能量密度钠金属电池阳极材料的热门选择。然而，钠金属阳极也面临一些关键挑战，如副反应和枝晶生长，这些问题会降低库仑效率并影响电池的长期循环性能。在这项研究中，我们在钠金属表面原位形成了一种多功能的人工NaF-Zn混合界面层。NaF和Zn都对PF₆^?具有很强的结合能力，这有助于Na⁺的脱溶剂化，并加速形成均匀且富含NaF的固体电解质界面（SEI）。这种均匀且机械稳定的SEI层改善了钠离子的传输性能，减少了副反应，并抑制了枝晶的形成。因此，基于NaF-Zn改性的钠金属电池在3 mAh cm^?2的高电流密度下可稳定运行1900小时；而采用Na₃V₂(PO₄)₃正极的全电池在20C的高放电倍率下可循环8000次，容量保持率为75%。此外，该全电池即使在极端工作条件下（包括-20°C的低温、高正极负载以及较低的N/P比）也表现出出色的稳定性。

利益冲突

无需声明任何利益冲突。