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研 究 背 景
固態(tài)鈉金屬電池相比傳統(tǒng)鈉離子電池兼具高能量密度與高安全性方面優(yōu)勢(shì)，但鈉金屬負(fù)極本身面臨著難以控制的枝晶生長問題。“疏鈉性”常被認(rèn)為是導(dǎo)致高界面阻抗及力學(xué)失效的重要因素，其在氧化物陶瓷電解質(zhì)體系中尤為明顯。然而，疏鈉本身是一種熱力學(xué)穩(wěn)定的體現(xiàn)，而界面的熱力學(xué)穩(wěn)定是抑制鈉枝晶生長的必要條件之一，因此疏鈉性對(duì)于鈉枝晶生長的抑制具有雙面性。相反地，“親鈉性”有助于界面阻抗的降低與力學(xué)穩(wěn)定性的維持，但目前常規(guī)方法中，電子導(dǎo)通的合金組分的參與加劇了界面相中鈉成核的不均勻性，一定程度上削弱了界面接觸的增強(qiáng)對(duì)鈉枝晶的抑制作用。因此，親/疏鈉性的優(yōu)缺點(diǎn)不能一概而論，其原因在于界面的熱力學(xué)穩(wěn)定與鈉枝晶生長的固有矛盾，如何解耦上述矛盾，綜合利用親/疏鈉性的有利點(diǎn)，是抑制固態(tài)電池中鈉枝晶生長的關(guān)鍵。
文 章 簡(jiǎn) 介
基于此，來自上海大學(xué)的趙玉峰、馮吳亮、劉楊團(tuán)隊(duì)在國際知名期刊Advanced Functional Materials上發(fā)表題為“Interfacial Sodiopobicity Regulating for Dendrite-Free Solid-State Sodium Metal Batteries” 的研究文章。該文章報(bào)道了一種基于電子導(dǎo)體的自發(fā)擴(kuò)散機(jī)制，將電解質(zhì)/鈉金屬界面相由親轉(zhuǎn)疏，以抑制鈉枝晶生長。該研究通過氟化鉀修飾層與鈉金屬的轉(zhuǎn)化合金反應(yīng)提供良好的界面接觸，進(jìn)而通過界面熱處理調(diào)控，利用接近于零的鉀/鈉質(zhì)量比，引導(dǎo)合金電子導(dǎo)體組分自發(fā)向鈉金屬體相，最終形成氟化鋰聚集的疏鈉界面相。通過上述策略，可使鈉枝晶生長臨界電流密度提升超過八倍，并在其他類型鈉離子導(dǎo)體及鋰離子導(dǎo)體體系中顯示出良好的普適應(yīng)用價(jià)值，為克服堿金屬負(fù)極倍率性不足的問題提供了新思路。
本 文 要 點(diǎn)
要點(diǎn)一：熱力學(xué)驅(qū)動(dòng)的電子導(dǎo)體自發(fā)擴(kuò)散機(jī)制
