金属钠电池（SMB，NMB）负极在循环过程中，会因为电化学不稳定的天然钠基固体电解质界面（SEI）而产生枝晶。
近日，四川大学刘慰研究员，美国得克萨斯大学奥斯汀分校David Mitlin采用锂离子活化的硫化锡石墨烯纳米复合膜（A-SnS-G）作为人工SEI膜，实现了100 μm厚的Na金属薄膜循环的稳定性。
文章要点
1）研究人员采用自行设计的冶金轧制工艺，成功制备了一种薄金属钠。首先将A-SnS-G放置在聚丙烯(PP)隔膜上，然后原位转移到Na金属表面上。
2）结果显示，由A-SNS-G保护的对称金属电池在标准碳酸盐电解液（EC：DEC=1：1，5% FEC）中实现了低过电位下的高倍率循环。在4 mA cm-2的条件下，500次循环后的储存容量为1000 mAh cm-2，与箔容量之比（A/F）为90.9。这是已报道的最长的循环寿命、储存容量和负极利用率组合之一。
3）未经过活化的Sn-S-G膜的保护作用会显着降低循环效率。事后分析和专用光光学分析表明，对于未保护的样品，会广泛产生金属膨胀，枝晶生长和死金属的形成，而A-SnS-G则得到有效抑制。XPS分析显示，A-SnS-G的100个循环后近表面结构富含金属Sn合金和无机碳酸盐，而SnS-G的近循环结构富含有机C-O物种。甚至在经过300次循环后，在具有A-SNS-G的SEI中检测到锂基SEI组分ROCO2-Li、Li2CO3和LiF。
4）结果显示，具有高质量负载量（6 mg cm-2）NVP正极和基于A-SnS-G保护的负极的SMB具有优异的循环稳定性，在0.4 C下400次循环后的容量达到了74 mAh g-1。
W. Liu, Z. Chen, Z. Zhang, P. Jiang, Y. Chen, E. Paek, Y. Wang and D. Mitlin, Energy Environ. Sci., 2020
DOI: 10.1039/D0EE02423F
https://doi.org/10.1039/D0EE02423F
