固态碱金属电池的最新研究进展正在将其能量密度极限推向更高的水平。然而，固态电池的发展仍然受到许多固有缺陷的严重阻碍，其中大量研究集中在固体电解质与金属负极之间的不相容性这一关键问题。

近日，美国得克萨斯大学奥斯汀分校余桂华教授报道了设计了一种Na-K液态合金电极，其可与固体电解质形成共形电极-电解质界面。

文章要点

1）采用PEO基固体聚合物电解质，加入NaTFSi盐和NASICON填料，在循环过程中实现了共形LM和SPE界面，使电池具有优异的稳定性。此外可以通过改变底物聚合物、盐种类、填料种类、表面水分以及SPE形态来调节液体Na-K合金在固体聚合物电解质上的润湿性。

2）阻抗测试表明，与固态聚合物电解质上的固态金属电极相比，液态金属具有更低的界面电阻。K和Na离子在PEO基聚合物电解质中都可以有效地传输，同时通过改变填料种类，如NASICON或二氧化硅，离子电导率也可以随温度的变化而进行调节。

3）在具有PEO基SSE的对称电池测试中，Na-K电极在整个循环过程中表现出比Na金属电极更稳定的循环性能和更小的过电位。SEM图像显示，液态金属电极与聚合物电解质之间的共形界面导致了良好的循环稳定性，而Na金属会变形并脱离SPE，存在枝晶生长的风险。

4）为了进一步确认液态合金负极设计的优越性，研究人员将其分别与有机正极SR和铁氰化物正极FFCN组装成全电池。结果显示，组装的全电池在合理的电流密度下具有出色的稳定性，可实现高库仑效率以及在500个循环中保持较高的容量。

参考文献

Xuelin Guo, et al, Liquid Alloy Enabled Solid-State Batteries for Conformal Electrode–Electrolyte Interfaces, Adv. Funct. Mater. 2021

DOI: 10.1002/adfm.202010863

https://doi.org/10.1002/adfm.202010863