厦门大学方晓亮AEM：人工甲酸钠SEI使无负极钠金属电池成为可能

钠金属电池（NMBs）作为下一代可充电池已经引起了越来越多的关注。如何提高它们在有限钠过量条件下的循环稳定性和安全性，特别是零钠过量（即无负极结构），是非常需要的，但仍然具有挑战性。

图1. 人工HCOONa界面的设计和合成

厦门大学方晓亮等证明了在钠金属负极（NMA）上自然形成的固体电解质界面（SEI）的成分之一-甲酸钠（HCOONa）是设计高性能人工SEI层有希望的候选者，它可以抑制钠枝晶的形成并减少钠和电解质之间的副反应。研究显示，在钠金属表面预制的均匀的HCOONa层，作为一种通用的SEI层，结合了低离子扩散屏障和高电解质电阻的优点，可引导均匀的钠沉积，并将NMA与液态电解液隔离。

图2. 具有人工HCOONa界面的均匀Na沉积

得益于显著抑制的副反应，HCOONa修饰的Na箔负极（HCOONa-Na）在高电流密度下具有高稳定和可逆的Na沉积/剥离行为。此外，当Na₃V₂(PO₄)₃(NVP)被用作正极时，HCOONa-Na|NVP全电池在有限Na过量条件下表现出更强的倍率能力和循环稳定性。

更重要的是，HCOONa界面在无负极NMB中非常有效。在商用铜箔集流体上原位形成的HCOONa单分子层使无负极的Cu|NVP电池在0.5C的条件下实现了超过400次的循环稳定性，这是迄今为止无负极NMB中报告的最长循环寿命。

图3. 无负极Cu|NVP电池的性能

Robust Anode-Free Sodium Metal Batteries Enabled by Artificial Sodium Formate Interface. Advanced Energy Materials 2023. DOI: 10.1002/aenm.202204125

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