高稳定可逆的混合导电金属钠基负极助力高性能钠金属电池（英文）

作者：曹克爽; 马千里^*; Frank Tietz; 徐斌; 严密; 姜银珠^*

来源：Science Bulletin, 2021, 66(02): 179-186.

钠金属二次电池由于丰富的地壳钠资源储备、金属钠负极高的理论容量等优势受到广泛的关注,已成为后锂离子电池时代的重要技术之一.然而,金属钠负极在充放电循环过程中存在枝晶生长、体积变化等严重问题,严重制约了钠金属电池技术的发展.基于以上问题,本文提出在金属钠负极体相内引入NaSICON型固态钠离子导体,构建具有离子/电子混合传输能力的金属钠基复合负极.一方面,通过钠离子传导相和金属电子导电相之间的紧密接触构建了快速的离子/电子通道和丰富的电化学反应界面,有利于实现稳定可逆的钠沉积/剥离;另一方面,紧密堆积的复合结构保护了金属钠免受液态有机电解质的腐蚀和副反应的发生.得益于上述独特的结构设计,复合负极表现出高度可逆和稳定的钠的沉积/剥离行为.在碳酸酯类电解液中,对称电池在1 m A cm-2的电流密度、5 m Ah cm-2的高充放电容量下实现了高于700 h的超长寿命,以及高达8 m A cm-2电流密度的出色倍率性能.在搭配Na3V2(PO4)3/C正极时,全电池展现出优异的循环稳定性(容量衰减单次平均仅0.012%)以及低的充放电极化.

• 单位
  浙江大学