毛智勇Nature子刊：室温超声固焊，改善电极/固体电解质接触！

碱金属电极和固态电解质的结合被认为是开发高能可充电电池的有前途策略。然而，这两种组分的实际应用受到大的界面电阻和循环过程中有害碱金属沉积物（如枝晶）生长的阻碍，这些沉积物是由电极/固体电解质的不良接触引起的。

为了解决上述问题，天津理工大学毛智勇等人提出了一种不需要加热操作的室温超声固体焊接策略，以改善Na金属与Na₃Zr₂Si₂PO₁₂ (NZSP) 无机固体电解质之间的接触。

通过对固态钠金属电池的界面性能和增强的应用性能的详细研究，作者发现通过超声处理构建的具有较低界面阻抗（~22.6 Ω cm²）的紧密接触界面使Na对称电池能够在室温下长时间在0.2 mA cm^-2下稳定运行。

此外，显著提高的临界电流密度（0.6 mA cm^-2）也证明了循环过程中钠金属的稳定电镀/剥离行为。

图1. 金属电极/固体电解质界面的异位形态和化学特征

验证实验表明，基于超声处理的紧密接触界面组装的Na |NZSP| Na₃V₂(PO₄)₃电池可以稳定循环超过900次，具有89.81% 的高容量保留率。此外，该电池还具有优异的倍率性能，电流密度为0.05 mA cm^-2时的可逆容量为104.1 mAh g^-1，当电流密度为0.5 mA cm^-2时，容量仍保持为93.0 mAh g^-1。

这项工作展示了一种快速、方便、低成本、节能和环保的方法来制造碱金属负极和陶瓷电解质之间的紧密接触界面，为解决固态金属电池中的界面问题提供了新的途径。

图2. Na金属纽扣全电池的电化学特性

Improving the alkali metal electrode/inorganic solid electrolyte contact via room-temperature ultrasound solid welding, Nature Communications 2021. DOI: 10.1038/s41467-021-27473-4

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