具有高可逆性的钠电镀/剥离对于钠基电池来说极具挑战性。而在钠电极表面形成坚固的固体电解质界面(SEI)膜是一种实用而有效的方法。然而,现有的各种SEI层基本上只是简单地覆盖在金属表面上,因此它们之间的结合不牢固,这也是这些SEI层在电池循环过程中不稳定的根本原因。在这里,厦门大学董全峰、郑明森提出并制备了一种独特的SEI,它可以通过原位预注入原子来植根于金属中,称为扎根SEI(R-SEI),从而可以为钠或其他类似金属创建保护层。
本文要点:
1) 作者通过利用功能分子的强诱导效应和静电排斥作用,驱动氟碳酸亚乙酯(FEC)在钠表面分解的F原子向外渗透到深钠中,从而实现了一定深度的氟原位预注入,这也是形成R-SEI所需的基础。预注入的原子F会依次促进SEI的形成反应,并成为其中的一部分,因此使SEI自然植根于钠中。
2) 最终形成了多层、富含无机物的浓度梯度R-SEI,使碳酸盐电解质能够在1mA cm-2下实现97.3%的高库仑效率(CE)和延长的Na电镀/剥离寿命(1700h)。此外,组装的4.5VNa@Cu||普鲁士蓝(PB)电池在用有限的Na进行200次循环后,以86%的容量保持率实现了优异的循环稳定性。
Wang Chutao et.al A rooted interphase on sodium via in-situ pre-implanting atom fluorine for high-performance sodium metal batteries EES 2023
DOI: 10.1039/D3EE01016C
https://doi.org/10.1039/D3EE01016C