▸ 钠金属电池因高反应活性导致不稳定固体电解质界面相(SEI)、枝晶、死钠和电解液消耗。出处
钠金属具有1166 mAh g-1的高比容量和−2.714 V的低氧化还原电位,但高反应活性会导致不稳定固体电解质界面相(SEI)、枝晶、死钠和电解液持续消耗。
▸ 直接使用厚钠箔补偿不可逆钠损失,但牺牲能量密度。出处
直接使用厚钠箔虽可补偿不可逆钠损失,却以大量非活性钠牺牲能量密度。
▸ 无负极/限量钠金属电池更具实际意义,但金属–电解液界面不稳定。出处
因此,无负极/限量钠金属电池更具实际意义,但其金属–电解液界面不稳定,仍亟需兼顾均匀沉积、界面保护和高钠利用率的集流体设计。
▸ 印度科学教育与研究学院特里凡得琅分校Manikoth M. Shaijumon团队采用致密氯氧化铟(InOCl)层修饰铜(Cu)集流体。出处
近日,印度科学教育与研究学院特里凡得琅分校Manikoth M. Shaijumon团队针对限量钠金属电池对过量钠的依赖及金属–电解液界面不稳定问题,首次采用致密氯氧化铟(InOCl)层修饰铜(Cu)集流体,以避免通过增加厚钠箔补偿不可逆钠损失。
▸ InOCl在相对于Na/Na+约0.26 V处原位转化为NaIn合金/Na3OCl固体电解质杂化层。出处
经钠化和电化学活化后,InOCl在相对于Na/Na+约0.26 V处原位转化为NaIn合金/Na3OCl固体电解质杂化层,其中多孔亲钠NaIn有利于均匀沉积并缓冲体积变化,Na3OCl则提供快速、均匀的Na+传输通道,使钠优先沉积于杂化层下方,减少与电解液直接接触并抑制枝晶。
▸ NaIn合金/Na3OCl杂化层有利于均匀沉积并缓冲体积变化,Na3OCl提供快速、均匀的Na+传输通道。出处
经钠化和电化学活化后,InOCl在相对于Na/Na+约0.26 V处原位转化为NaIn合金/Na3OCl固体电解质杂化层,其中多孔亲钠NaIn有利于均匀沉积并缓冲体积变化,Na3OCl则提供快速、均匀的Na+传输通道,使钠优先沉积于杂化层下方,减少与电解液直接接触并抑制枝晶。
▸ 全电池在0.1 C和5 C下分别实现107和90 mAh g-1,1 C循环900次后保持90.2%的容量。出处
与Na3V2(PO4)3(NVP)正极匹配后,全电池在0.1 C和5 C下分别实现107和90 mAh g-1,并在1 C循环900次后保持90.2%的容量。
▸ 相关研究成果发表在《Advanced Functional Materials》上。出处
相关研究成果以“Indium Oxychloride as Current Collector Modifier for Limited-Sodium Metal Batteries”为题发表在《Advanced Functional Materials》上。
▸ 集流体上构建保护性界面,使钠优先沉积于保护层下方,减少与液态电解液直接接触。出处
基于钠金属负极的失效机制,作者设计了在集流体上构建保护性界面,使钠优先沉积于保护层下方,从而减少其与液态电解液直接接触并调控界面离子传输。
▸ InOCl@Cu表面改性集流体在沉积/剥离过程中表现出优异的电化学可逆性和倍率性能。出处
密度泛函理论计算进一步支持氯氧化物化学相较传统合金改性的优势,表面改性集流体在沉积/剥离过程中也表现出优异的电化学可逆性和倍率性能。
▸ Na3OCl/NaIn@Cu||Na非对称电池在1 mA cm-2、1 mAh cm-2下稳定运行约650 h,初始库仑效率为99.99%。出处
Na3OCl/NaIn@Cu||Na非对称电池在1 mA cm-2、1 mAh cm-2下稳定运行约650 h,初始库仑效率(ICE)为99.99%,而裸Cu约50 h即失效(图4a);
▸ Na@Na3OCl/NaIn@Cu对称电池以1 mAh cm-2循环近2100 h,过电位始终约25 mV。出处
预沉积3 mAh cm-2钠后,Na@Na3OCl/NaIn@Cu对称电池以1 mAh cm-2循环近2100 h,过电位始终约25 mV(图4b、c),在更高电流密度下也保持稳定。