无机Na+导电固态电解质(SSE)在组装大型钠金属电池方面受到广泛关注。但是,由于Na枝晶的生长造成电池过早失效和安全问题,阻碍了其实际应用。在此,山东大学Longwei Yin等人在Na金属和NASICON SSE之间进行AlF3涂层修饰。
本文要点:
1)该AlF3涂层可以在初始循环中通过与Na的转化反应原位形成Na+导电缓冲层。受益于AlF3中间层的紧密修饰,Na/SSE界面接触得到了极大的改善。
2)由于AlF3与Na之间反应的“过电位触发”机制,可以通过优先驱动更多的Na+与AlF3反应,而不是在大电流密度下形成枝晶来释放钠金属负极-电解质界面处的局部电子。
3)DFT计算,由于AlF3诱导的夹层与Na之间的界面能增加,临界枝晶的长度也增大了。因此,Na/AlF3-NASICON/Na电池的临界电流密度在60°C时增加了三倍,达到1.2μmAcm-2,并且Na金属SSE电池的循环稳定性也得到了显著改善。
XianguangMiao, et al. AlF3-modified anode-electrolyte interface for effective Na dendrites restriction in NASICON-based solid-state electrolyte, Energy Storage Materials, 2020.
DOI: 10.1016/j.ensm.2020.05.011
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2405829720301835