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研 究 背 景
固態(tài)鈉金屬電池相比傳統鈉離子電池兼具高能量密度與高安全性方面優(yōu)勢，但鈉金屬負極本身面臨著難以控制的枝晶生長問題。“疏鈉性”常被認為是導致高界面阻抗及力學失效的重要因素，其在氧化物陶瓷電解質體系中尤為明顯。然而，疏鈉本身是一種熱力學穩(wěn)定的體現，而界面的熱力學穩(wěn)定是抑制鈉枝晶生長的必要條件之一，因此疏鈉性對于鈉枝晶生長的抑制具有雙面性。相反地，“親鈉性”有助于界面阻抗的降低與力學穩(wěn)定性的維持，但目前常規(guī)方法中，電子導通的合金組分的參與加劇了界面相中鈉成核的不均勻性，一定程度上削弱了界面接觸的增強對鈉枝晶的抑制作用。因此，親/疏鈉性的優(yōu)缺點不能一概而論，其原因在于界面的熱力學穩(wěn)定與鈉枝晶生長的固有矛盾，如何解耦上述矛盾，綜合利用親/疏鈉性的有利點，是抑制固態(tài)電池中鈉枝晶生長的關鍵。
文 章 簡 介
基于此，來自上海大學的趙玉峰、馮吳亮、劉楊團隊在國際知名期刊Advanced Functional Materials上發(fā)表題為“Interfacial Sodiopobicity Regulating for Dendrite-Free Solid-State Sodium Metal Batteries” 的研究文章。該文章報道了一種基于電子導體的自發(fā)擴散機制，將電解質/鈉金屬界面相由親轉疏，以抑制鈉枝晶生長。該研究通過氟化鉀修飾層與鈉金屬的轉化合金反應提供良好的界面接觸，進而通過界面熱處理調控，利用接近于零的鉀/鈉質量比，引導合金電子導體組分自發(fā)向鈉金屬體相，最終形成氟化鋰聚集的疏鈉界面相。通過上述策略，可使鈉枝晶生長臨界電流密度提升超過八倍，并在其他類型鈉離子導體及鋰離子導體體系中顯示出良好的普適應用價值，為克服堿金屬負極倍率性不足的問題提供了新思路。
本 文 要 點
要點一：熱力學驅動的電子導體自發(fā)擴散機制
