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鈉金屬負(fù)極上的固態(tài)電解質(zhì)中間相(SEI)強烈影響Na金屬電池(SMBs)的Na沉積形態(tài)和循環(huán)壽命。SMBs應(yīng)用受到不穩(wěn)定的SEI和Na負(fù)極表面枝晶生長的阻礙，這直接導(dǎo)致庫侖效率低下，甚至是安全問題。人工界面層可以穩(wěn)定Na金屬負(fù)極，易于定制，并且?guī)缀醪皇茈娀瘜W(xué)過程的影響。

韓國慶熙大學(xué)Zhanwei Xu、Jae Su Yu等在這篇綜述中，專注于在Na金屬和電解質(zhì)之間構(gòu)建人工界面層的重要性，并通過總結(jié)對使用無機、有機和有機-無機復(fù)合材料制成的人工界面層的研究，闡明了它們在SMBs的Na沉積/剝離過程中發(fā)揮的重要作用。

圖1 Na沉積的形態(tài)演變和該綜述涵蓋的方面

人工界面層用于防止Na直接暴露于電解液中。Na金屬負(fù)極的理想人工界面層需要具有穩(wěn)定的電化學(xué)性能、優(yōu)異的離子電導(dǎo)率、堅固性和最小的電阻。

為了達到這些標(biāo)準(zhǔn)，已經(jīng)研究了幾種人工界面設(shè)計。上述策略已表明在Na負(fù)極上構(gòu)建堅固界面層的有效性。然而，人工界面層和Na負(fù)極之間的結(jié)構(gòu)-功能關(guān)系仍需要詳細研究，以實現(xiàn)更成熟和穩(wěn)定的設(shè)計。

圖2 無機界面工程

目前仍需要解決一些問題，以構(gòu)建有效的Na金屬負(fù)極人工界面層。

1）減少主要放熱反應(yīng)對于確保SMBs的安全非常重要。此外，低可燃性/不可燃電解液的發(fā)展將消除由熱失控引起的電池安全問題；

2）對于人工界面層的厚度、密度和材料選擇還沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。此外，人工界面層中Na離子的擴散機制有待闡明；

3)目前對Na表面人工界面層的研究是建立在Na過量的基礎(chǔ)上的。只有少數(shù)研究嘗試在超薄Na薄膜上構(gòu)建人工界面層以實現(xiàn)高能量密度的SMBs，這意味著這些實際應(yīng)用需要進一步探索；

4）需要先進的表征方法來解釋Na負(fù)極的表面機制；

5）需要一個多學(xué)科的融合平臺來更深入地了解復(fù)雜的Na金屬界面；

6）大數(shù)據(jù)分析可用于確定合適的電極材料，進一步優(yōu)化電池系統(tǒng)的整體組成和配置等。

圖3 無機-有機復(fù)合界面工程

Recent Advanced Development of Artificial Interphase Engineering for Stable Sodium Metal Anodes. Small 2021. DOI: 10.1002/smll.202102250

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Small：穩(wěn)定鈉金屬負(fù)極人工界面工程的最新進展

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