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廈門(mén)大學(xué)方曉亮AEM：人工甲酸鈉SEI使無(wú)負(fù)極鈉金屬電池成為可能

鈉金屬電池（NMBs）作為下一代可充電池已經(jīng)引起了越來(lái)越多的關(guān)注。如何提高它們?cè)谟邢掴c過(guò)量條件下的循環(huán)穩(wěn)定性和安全性，特別是零鈉過(guò)量（即無(wú)負(fù)極結(jié)構(gòu)），是非常需要的，但仍然具有挑戰(zhàn)性。

圖1. 人工HCOONa界面的設(shè)計(jì)和合成

廈門(mén)大學(xué)方曉亮等證明了在鈉金屬負(fù)極（NMA）上自然形成的固體電解質(zhì)界面（SEI）的成分之一-甲酸鈉（HCOONa）是設(shè)計(jì)高性能人工SEI層有希望的候選者，它可以抑制鈉枝晶的形成并減少鈉和電解質(zhì)之間的副反應(yīng)。研究顯示，在鈉金屬表面預(yù)制的均勻的HCOONa層，作為一種通用的SEI層，結(jié)合了低離子擴(kuò)散屏障和高電解質(zhì)電阻的優(yōu)點(diǎn)，可引導(dǎo)均勻的鈉沉積，并將NMA與液態(tài)電解液隔離。

圖2. 具有人工HCOONa界面的均勻Na沉積

得益于顯著抑制的副反應(yīng)，HCOONa修飾的Na箔負(fù)極（HCOONa-Na）在高電流密度下具有高穩(wěn)定和可逆的Na沉積/剝離行為。此外，當(dāng)Na₃V₂(PO₄)₃(NVP)被用作正極時(shí)，HCOONa-Na|NVP全電池在有限Na過(guò)量條件下表現(xiàn)出更強(qiáng)的倍率能力和循環(huán)穩(wěn)定性。

更重要的是，HCOONa界面在無(wú)負(fù)極NMB中非常有效。在商用銅箔集流體上原位形成的HCOONa單分子層使無(wú)負(fù)極的Cu|NVP電池在0.5C的條件下實(shí)現(xiàn)了超過(guò)400次的循環(huán)穩(wěn)定性，這是迄今為止無(wú)負(fù)極NMB中報(bào)告的最長(zhǎng)循環(huán)壽命。

圖3. 無(wú)負(fù)極Cu|NVP電池的性能

Robust Anode-Free Sodium Metal Batteries Enabled by Artificial Sodium Formate Interface. Advanced Energy Materials 2023. DOI: 10.1002/aenm.202204125

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