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詹孝文/高山/張朝峰AFM：自形成氟化界面提升固態(tài)電解質(zhì)4倍臨界電流密度！

糟糕的負(fù)極/電解質(zhì)兼容性和枝晶的生長阻礙了固態(tài)鈉金屬電池（SSSMB）的發(fā)展。

圖1. 材料制備及表征

安徽大學(xué)詹孝文、高山、張朝峰等設(shè)計(jì)了一個(gè)具有獨(dú)特的鐵價(jià)梯度的自形成中間相，以穩(wěn)定Na₃Zr₂Si₂PO₁₂固態(tài)電解質(zhì)的負(fù)極界面。

該中間相由靠近Na負(fù)極的含F(xiàn)e和NaF的外層和富含F(xiàn)e²⁺/Fe³⁺的內(nèi)層組成，它們是在Na與專門涂覆在Na₃Zr₂Si₂PO₁₂上的親鈉α-Fe₂O_3-xF_x夾層接觸時(shí)原位形成的。

NaF和Fe可以防止連續(xù)的還原反應(yīng)，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(chǔ)，進(jìn)一步抑制了枝晶的生長。

圖2. 半電池性能

受益于動(dòng)態(tài)穩(wěn)定、低阻抗和無枝晶的界面，對稱電池在25℃時(shí)實(shí)現(xiàn)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(shí)實(shí)現(xiàn)了1.9 mA cm^-2的高CCD和1 mA cm^-2下1000小時(shí)的長循環(huán)壽命。

此外，基于Na₃V₂(PO₄)₃正極的相應(yīng)SSSMBs在1C下的120次循環(huán)后提供了96%的容量保持率。這種強(qiáng)大的界面設(shè)計(jì)支持了有史以來最好的電化學(xué)性能之一，并為穩(wěn)定Na₃Zr₂Si₂PO₁₂/Na界面以實(shí)現(xiàn)實(shí)用的SSSMBs提供了一個(gè)綜合解決方案。

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

原創(chuàng)文章，作者：科研小搬磚，如若轉(zhuǎn)載，請注明來源華算科技，注明出處：http://www.xiubac.cn/index.php/2023/10/13/79f3404f25/

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