鈉離子電池 (SIB) 和鈉金屬電池 (SMB) 是下一代儲能技術的有前途的選擇。 然而，在鈉金屬被合理地視為可行的陽極之前，它必須克服電沉積/溶解過程中界面不穩定性的關鍵挑戰。對于無負極 SMB (AF-SMB)，其中陰極是唯一的離子儲存器，挑戰在于在“空”集電器上實現穩定的電沉積/溶解，而不是在預先存在的鈉金屬上。采用量身定制的支撐結構是增強鈉金屬電化學穩定性的一種方法。穩定 SEI 和防止枝晶的其他方法包括各種添加劑、有意引入無機相的人工 SEI 結構以及具有調節親鈉性的宏觀三維集流體。
近日，石溪大學Yu-chen Karen Chen-Wiegart，德克薩斯大學奧斯汀分校David Mitlin考察了集流體載體化學性質（親鈉金屬間化合物 Na2Te 與疏鈉基線 Cu）和電沉積速率如何影響鈉金屬及其固體電解質中間相 (SEI) 的微觀結構。
文章要點
1）研究人員分析了代表無負極鈉金屬電池 (AFSMB) 中商業相關質量負載的容量和電流 (6 mAh cm-2、0.5-3 mA cm-2)。同步加速器 X 射線納米斷層掃描和掠入射廣角 X 射線散射 (GIWAXS) 與低溫聚焦離子束 (cryo-FIB) 顯微鏡相結合。
2）研究人員重點介紹了薄膜形態、內部孔隙率和晶體學擇優取向的主要差異，例如 (110) 與 (100) 和 (211) 的載體和沉積速率。在 SEI 中，與基線 Cu 相比，Te-Cu 中氟化鈉 (NaF) 更為普遍。由于競爭性晶粒生長，鈉晶體的擇優取向取決于薄膜厚度。此外，中尺度建模描述了 SEI（離子電導率、形態）對電沉積物生長和電化學不穩定性開始的作用。
參考文獻
Chang-An Lo, et al, Interdependence of Support Wettability - Electrodeposition Rate - Sodium Metal Anode and SEI Microstructure, Angew. Chem. Int. Ed. 2024
DOI：10.1002/anie.202412550
https://doi.org/10.1002/anie.202412550
