北理AM：压电夹层助力准固态钠电池0℃运行

2024年2月19日上午10:42 • 头条, 干货, 顶刊 • 阅读 7

固态钠电池（SSNBs）前景广阔，但也存在几个主要问题，如固态电解质/电极界面的高界面电阻和钠金属枝晶的生长。

图1. 压电夹层表征

北京理工大学金海波、赵永杰、王成志等提出了一种用于Na₃Zr₂Si₂PO₁₂(NZSP)固态电解质的压电夹层设计，以解决上述问题。研究显示，涂覆在NZSP上的两种典型压电薄膜（AlN和ZnO）作为夹层，可产生局部应力诱导场，从而缓解界面电荷聚集耦合应力集中并促进钠的均匀沉积。研究结果表明，具有匹配模量、高纳-粘附性和足够压电性的夹层（ZnO）可以提供一个有利的界面相。

图2. 半电池性能

结果，ZnO涂层NZSP（ZnO-NZSP）实现了极低的界面电阻，30℃时为91 Ω cm²，0℃时为239 Ω cm²，均低于裸NZSP（0℃时为232 Ω cm²，0℃时为1604 Ω cm²）。此外，ZnO-NZSP还能在0℃和30℃下的沉积/剥离循环中分别实现85小时和 4900小时的无枝晶钠沉积。基于Na₂MnFe(CN)₆的全电池在30℃下循环1600次后容量为125 mAh g^-1；在0℃下循环500次后容量为90 mAh g^-1，容量保持率高达81%，进一步体现了其卓越的负极性能。

图3. 全电池性能

Piezoelectric Interlayer Enabling a Rechargeable Quasi-Solid-State Sodium Battery at 0°C. Advanced Materials 2023. DOI: 10.1002/adma.202309298

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