​吴超/李珍/侴术雷AFM：Co-Sn合金界面促成长循环和高倍率钠金属电池

钠金属电池（SMBs）被认为是实现高能量密度电池的一个有前景的途径，显示出在大规模储能方面的应用潜力。然而，由于钠金属负极枝晶的生长，其循环稳定性和可逆性受到重大挑战。

图1 Co-Sn的制备以及在钠金属稳定化中的应用示意

上海大学吴超、李珍、温州大学侴术雷等报告了一种活性/非活性的Co-Sn合金界面，以抑制Na枝晶在苛刻的测试条件下的生长。研究显示，Co-Sn合金通过提供丰富的成核点最大限度地提高了Sn的利用率，而Co在合金化过程中发挥了协同作用，缓解了Sn纳米颗粒的体积变化，加强了沉积的Na与Co-Sn界面的相互作用。合金界面通过最初的Sn-Na合金反应有效地降低了Na的成核过电位。

密度泛函理论（DFT）计算显示，Na和Co之间有很强的吸收能量，这可以增加沉积的Na和Co-Sn界面之间的相互作用，防止Na从Na金属的根部沉积/剥落。

图2 半电池性能

因此，在4、12、16 mA cm^-2和4 mA h cm^-2条件下，Co-Sn合金涂层铜箔（记为Co-Sn@Cu箔）分别确保了钠金属负极令人满意的循环稳定性和高CE。对称Na||Na电池在4、8、12 mA cm^-2和4 mA h cm^-2条件下分别稳定地循环了7800、7000和4200小时，DOD高达66.67%。此外，全电池采用稳定的钠金属负极和由NaTi₂(PO₄)₃制成的厚正极（超过10 mg cm^-2）组装而成，在负极与正极容量（N/P）比为2的情况下提供了出色的性能（800次）。

图3 全电池性能

Long Cycle Life and High-Rate Sodium Metal Batteries Enabled by an Active/Inactive Co-Sn alloy Interface. Advanced Functional Materials 2023. DOI: 10.1002/adfm.202302062