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詹孝文/高山/張朝峰AFM:自形成氟化界面提升固態電解質4倍臨界電流密度!

詹孝文/高山/張朝峰AFM:自形成氟化界面提升固態電解質4倍臨界電流密度!
糟糕的負極/電解質兼容性和枝晶的生長阻礙了固態鈉金屬電池(SSSMB)的發展。
詹孝文/高山/張朝峰AFM:自形成氟化界面提升固態電解質4倍臨界電流密度!
圖1. 材料制備及表征
安徽大學詹孝文、高山、張朝峰等設計了一個具有獨特的鐵價梯度的自形成中間相,以穩定Na3Zr2Si2PO12固態電解質的負極界面。
該中間相由靠近Na負極的含Fe和NaF的外層和富含Fe2+/Fe3+的內層組成,它們是在Na與專門涂覆在Na3Zr2Si2PO12上的親鈉α-Fe2O3-xFx夾層接觸時原位形成的。
NaF和Fe可以防止連續的還原反應,并使電場均勻化,而氧化鐵梯度層在沉積過程中提供了緩沖的Na存儲,進一步抑制了枝晶的生長。
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圖2. 半電池性能
受益于動態穩定、低阻抗和無枝晶的界面,對稱電池在25℃時實現了界面電阻的20倍降低和臨界電流密度(CCD)的4倍提升,并在80℃時實現了1.9 mA cm-2的高CCD和1 mA cm-2下1000小時的長循環壽命。
此外,基于Na3V2(PO4)3正極的相應SSSMBs在1C下的120次循環后提供了96%的容量保持率。這種強大的界面設計支持了有史以來最好的電化學性能之一,并為穩定Na3Zr2Si2PO12/Na界面以實現實用的SSSMBs提供了一個綜合解決方案。
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圖3. 全電池性能
Self-Formed Fluorinated Interphase with Fe Valence Gradient for Dendrite-Free Solid-State Sodium-Metal Batteries. Advanced Functional Materials 2023. DOI: 10.1002/adfm.202301670

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