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堿金屬電極和固態電解質的結合被認為是開發高能可充電電池的有前途策略。然而，這兩種組分的實際應用受到大的界面電阻和循環過程中有害堿金屬沉積物（如枝晶）生長的阻礙，這些沉積物是由電極/固體電解質的不良接觸引起的。

為了解決上述問題，天津理工大學毛智勇等人提出了一種不需要加熱操作的室溫超聲固體焊接策略，以改善Na金屬與Na₃Zr₂Si₂PO₁₂ (NZSP) 無機固體電解質之間的接觸。

通過對固態鈉金屬電池的界面性能和增強的應用性能的詳細研究，作者發現通過超聲處理構建的具有較低界面阻抗（~22.6 Ω cm²）的緊密接觸界面使Na對稱電池能夠在室溫下長時間在0.2 mA cm^-2下穩定運行。

此外，顯著提高的臨界電流密度（0.6 mA cm^-2）也證明了循環過程中鈉金屬的穩定電鍍/剝離行為。

圖1. 金屬電極/固體電解質界面的異位形態和化學特征

驗證實驗表明，基于超聲處理的緊密接觸界面組裝的Na |NZSP| Na₃V₂(PO₄)₃電池可以穩定循環超過900次，具有89.81% 的高容量保留率。此外，該電池還具有優異的倍率性能，電流密度為0.05?mA?cm^-2時的可逆容量為104.1 mAh g^-1，當電流密度為0.5 mA?cm^-2時，容量仍保持為93.0 mAh g^-1。

這項工作展示了一種快速、方便、低成本、節能和環保的方法來制造堿金屬負極和陶瓷電解質之間的緊密接觸界面，為解決固態金屬電池中的界面問題提供了新的途徑。

圖2. Na金屬紐扣全電池的電化學特性

Improving the alkali metal electrode/inorganic solid electrolyte contact via room-temperature ultrasound solid welding, Nature Communications 2021. DOI: 10.1038/s41467-021-27473-4

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