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鈉金屬（Na）負極因其高容量和低電化學電位而被認為是高能量密度鈉電池最有希望的負極。然而，鈉金屬負極在循環過程中會發生不受控制的鈉枝晶生長和不穩定的固體電解質界面層（SEI）形成，這導致庫侖效率低下，壽命縮短。

圖1 材料表征

全南大學Yun-Sung Lee、印度理工學院Ranjith Thangavel等通過簡易的原位溶劑策略，開發了一系列鈉離子導電合金型（Na-In、Na-Bi、Na-Zn、Na-Sn）混合人工SEI層，以解決鈉金屬負極中的問題。鈉金屬和合金成分之間的可控自合金反應，在靠近鈉金屬負極的地方產生了鈉金屬合金界面相（Na-M），這可以減少鈉金屬和電解液之間的電阻。

帶有合金層和混合鈉離子導電有機無機SEI成分的鈉金屬負極可以通過調節鈉離子通量，以低過電位促進Na在金屬負極的均勻沉積。研究還表明，相對于原始的Na金屬，Na合金較低的表面能是促進鈉離子在界面上方便擴散的關鍵因素。此外，在具有混合SEI成分的合金層中，鈉的沉積傾向于合金表面的特定平面。

圖2 半電池性能

因此，具有保護界面的鈉金屬負極可以在對稱電池中循環790小時，過電位較低（11 mV），由于原始的鈉金屬（100小時后73 mV）。此外，合金界面的機械強度也影響著鈉金屬負極的循環壽命，鈉金屬的穩定性按以下順序增加（Na<NaBi<NaZn<NaSn<NaIn）。混合自調節合金-無機NaCl SEI-有機SEI保護層的高機械彈性還促進了無枝晶行為，即使在高電流密度（5 mA cm^-2）和高容量（5 mAh cm^-2）下也是如此。

另外，通過與Na₃V₂(PO₄)₃正極耦合，在全電池條件下測試了受保護的金屬負極的可行性，與原始Na負極相比，受保護的負極具有明顯的低極化、高庫侖效率和長循環壽命的表現，表明其具有商業可行性的潛力。

圖3 全電池性能

A Series of Hybrid Multifunctional Interfaces as Artificial SEI layer for Realizing Dendrite Free, and Long-life Sodium Metal Anodes. Advanced Functional Materials 2023. DOI: 10.1002/adfm.202300135

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?AFM：鈉離子導電合金型人工SEI助力無枝晶長壽命鈉金屬負極

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