20C,1500次!​安徽大学&河北科技大学,EnSM!

华算科技 2025-01-09 11:51:34

随着能源存储需求的日益增长,传统的锂离子电池已逐渐无法满足市场对于高能量密度、低成本电池的需求。钠金属电池因其与锂相似的特性以及钠在自然界中的丰富性,被视为下一代高能量密度、低成本的二次电池的有力候选。然而,钠金属负极在实际应用中面临着诸多挑战。

在此,安徽大学李士阔、江玉,河北科技大学孙英杰等人通过在钠金属和共价分子(P2Se5)之间进行原位反应,开发了一种亲钠混合界面层。

结果显示,该混合界面层由具有低钠离子扩散势垒的Na3P和具有高钠离子吸附能的Na2Se组成,其协同调节钠金属的吸附、扩散和沉积行为,实现稳定的钠金属负极。

基于此,优化后的钠金属(Na@NPS)负极展现出高度可逆的钠沉积/剥离性能,即在1.0 mA cm–2条件下可实现1000小时的稳定性。此外,与Na3V2(PO4)3耦合的全电池也能提供优异的循环稳定性(在20 C下1500个循环)。

图1. Na@NPS的构建及结构表征

总之,该工作制备了一种Na2Se/Na3P混合界面层。研究显示,具有高亲钠性的Na2Se可诱导均匀的钠离子通量,而具有低钠离子扩散势垒的Na3P可加速传输动力学以实现无枝晶的钠金属负极。

得益于该界面的优异特性,Na@NPS负极在1.0 mA cm–2下展现出长达1000小时的循环寿命。与NVP正极耦合后,全电池展现出优异的循环稳定性(在20 C下1500个循环后容量保持率为98.2%),高能量密度(226 Wh kg–1)和最大化的功率密度(20117 W kg–1)。

因此,该项工作强调了高亲钠性和离子导电性是构建钠金属负极人工界面层的基本标准,并为开发具有高能量密度、高功率密度和高安全性的钠金属电池铺平了道路。

图2. Na@NPS||NVP全电池性能

Optimizing Interface Chemistry with Novel Covalent Molecule for Highly Sustainable and Kinetics-Enhanced Sodium Metal Batteries, Energy Storage Materials 2024 DOI: 10.1016/j.ensm.2024.103898

0 阅读:2

华算科技

简介:科研资讯、学术干货、资料教程!