“無陽極”固態(tài)電池的概念得到了廣泛的探討，因?yàn)檫@種電池能以較少的材料消耗和簡單的陽極加工實(shí)現(xiàn)較高的能量密度。堿金屬在集流體和固態(tài)電解質(zhì)之間界面處的均勻電化學(xué)沉積是在首次循環(huán)中形成金屬陽極方面的關(guān)鍵。雖然人們對鋰的沉積已有深入研究，但對鈉沉積的了解卻很少。

圖1.?在不同電流密度和疊加壓力下，Cu|NZSP界面上鈉沉積的電勢分布

德國吉森大學(xué)Marcus Rohnke、Jürgen Janek等研究了在不同電流密度和疊加壓力下鈉在Cu|Na_3.4Zr₂Si_2.4P_0.6O₁₂（NZSP）界面的沉積。

根據(jù)阻抗分析和光學(xué)顯微鏡，作者得出結(jié)論：在較高的電流密度下，銅電極下的鈉分布更均勻，而在所研究的參數(shù)窗口內(nèi)，疊層壓力對鈉分布的影響較小。其原因是，鈉在室溫下的可塑性較高，非常接近其熔點(diǎn)，因此與鋰沉積存在這種有趣的差異。

圖2.?不同電流密度下Cu|NZSP界面鈉沉積過程中的阻抗研究

為了獲得致密均勻的鈉層，應(yīng)注意集流體和固態(tài)電解質(zhì)之間的物理接觸，以及適當(dāng)?shù)碾娀瘜W(xué)沉積方案。例如，與熱蒸發(fā)技術(shù)相比，銅層的離子束濺射可以改善銅和NZSP之間的界面接觸，因?yàn)樵诔练e過程中粒子的能量輸入更高。

此外，具有高電流密度的脈沖技術(shù)可用于促進(jìn)均勻的橫向鈉金屬分布，但將對固態(tài)電解質(zhì)的損害降至最低。因此，作者相信鈉固態(tài)電池可以實(shí)現(xiàn)“無陽極”電池的概念，并希望推動(dòng)該領(lǐng)域的進(jìn)一步研究。

圖3.?鈉在Cu|NZSP界面沉積過程中的觀測

Deposition of Sodium Metal at the Copper-NaSICON Interface for Reservoir-Free Solid-State Sodium Batteries. Advanced Energy Materials 2023. DOI: 10.1002/aenm.202302729