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黃云輝/許恒輝/李真Small Methods: 通過SnOx/Sn薄膜改善負極/電解質界面用于高性能固態鈉金屬電池

鈉（Na）金屬電池因其資源豐富、成本低、能量密度高而備受關注。作為一種很有前景的固體電解質，Na₃Zr₂Si₂PO₁₂（NZSP）有望用于固態鈉金屬電池以解決電池安全問題。然而，由于NZSP與Na金屬之間的接觸不良、界面電阻太大而無法獲得實際固態電池 (SSB) 應用的適當性能。

在此，華中科技大學黃云輝教授、許恒輝教授、李真教授等人成功地引入了SnO_x/Sn薄膜來改善Na和NZSP之間的界面，從而提高SSB的電化學性能。

與裸露的Na/NZSP界面相比，引入該薄膜可以有效改善界面接觸，促進均勻電流，并抑制鈉枝晶的生長。受益于SnO_x/Sn薄膜，Na/NZSP的界面電阻從581 Ω cm²降低到3 Ω cm²。

圖1. Na/NZSP/Na和Na/SnO_x/Sn-NZSP/Na對稱電池的電化學性能

改進的Na||Na對稱電池在室溫下以40 mV的過電位在0.1 mA cm^-2下可以循環超過1500小時。即使在0.3和0.5 mA cm^-2的電流密度下，電池的循環性能仍然出色。

當與NaTi₂(PO4)₃（NTP）和Na₃V₂(PO4)₃（NVP）正極結合時，全電池分別在0.2 C和1 C下表現出良好的性能。這項工作為解決SSB的界面接觸問題提供了一種有效的方法。

圖2. 循環后失效的Na/SnO_x/Sn-NZSP/Na電池界面的XPS光譜及SEM圖像

Improving Na/Na₃Zr₂Si₂PO₁₂ Interface via SnO_x/Sn Film for High-Performance Solid-State Sodium Metal Batteries, Small Methods 2021. DOI: 10.1002/smtd.202100339

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