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天津理工毛智勇/董辰龍EnSM：利用親鈉Ga-Sn-In合金層優(yōu)化鈉的沉積/剝離

得益于豐富的鈉資源和高理論容量，可充鈉金屬電池在下一代儲(chǔ)能系統(tǒng)中展現(xiàn)出巨大潛力。然而，鈉負(fù)極的幾個(gè)關(guān)鍵問題限制了其廣泛應(yīng)用，包括鈉金屬的高活性、不可控的枝晶生長(zhǎng)和不穩(wěn)定的固體電解質(zhì)界面（SEI）。

圖1. 鎵-錫-銦合金層的表征

天津理工大學(xué)毛智勇、董辰龍等將一種由Ga、Sn和In組成的液態(tài)合金均勻地涂覆在商用銅箔上，以調(diào)節(jié)Na的沉積/剝離行為，從而實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的鈉金屬電池。

研究顯示，銅箔上的液態(tài)親鈉鎵-錫-銦合金（GSIC）能增強(qiáng)電解液和熔融Na的潤(rùn)濕性，降低Na的成核過電位。

根據(jù)原位掃描電子顯微鏡和原位光學(xué)顯微鏡的結(jié)果，Ga-Sn-In合金層可誘導(dǎo)Na均勻沉積，并降低體積膨脹，從而實(shí)現(xiàn)無枝狀晶粒的能力。

圖2.?半電池性能

結(jié)果實(shí)驗(yàn)顯示，以NVP為正極、最佳Na-GSIC為Na負(fù)極的鈉金屬全電池在首次循環(huán)時(shí)可獲得108.7 mAh g^-1的高可逆容量，在5 C下循環(huán)250次后可獲得87.4 mAh g^-1的容量（80.4%的保留率）。

總體而言，這種親鈉液態(tài)合金集流體將為鈉金屬電池設(shè)計(jì)可行且高度穩(wěn)定的鈉金屬負(fù)極鋪平新的道路。

圖3.?NVP||Na-GSIC全電池性能

Optimizing Na plating/stripping by a liquid sodiophilic Ga-Sn-In alloy towards dendrite-poor sodium metal anodes. Energy Storage Materials 2023. DOI: 10.1016/j.ensm.2023.103020

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