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豐田公司ACS Energy Lett.：全固態(tài)鈉離子電池快充性能優(yōu)于液基電池

由于鈉離子在固相中的快速擴(kuò)散，與傳統(tǒng)的鋰離子電池相比，全固態(tài)鈉離子電池（AS³IBs）具有實(shí)現(xiàn)快速充電的潛力。不幸的是，AS³IBs經(jīng)常受到接觸面積差和活性材料與固態(tài)電解質(zhì)之間不相容性的限制。

日本豐田汽車公司Keita Niitani等展示了使用硬碳負(fù)極和碳硼烷鈉固態(tài)電解質(zhì)Na(CB₉H₁₀)_0.7(CB₁₁H₁₂)_0.3的快充AS³IB。

圖1 Na(CB₉H₁₀)_0.7(CB₁₁H₁₂)_0.3的表征和電化學(xué)性能

高度可變形的Na(CB₉H₁₀)_0.7(CB₁₁H₁₂)_0.3通過(guò)形成薄的氧化物界面實(shí)現(xiàn)了與硬碳的密切和穩(wěn)定接觸，這導(dǎo)致了硬碳負(fù)極（活性質(zhì)量負(fù)載為5.8 mg cm^-2）較小的界面電阻（0.68 Ω cm² at 0.1 V vs Na⁺/Na）。該界面電阻遠(yuǎn)小于1 M NaPF₆-EC/DEC電解液中硬碳負(fù)極的測(cè)量值（67 Ω cm²，0.1 V vs Na⁺/Na）。

圖2 電解質(zhì)與硬碳負(fù)極的界面分析

因此，采用硬碳負(fù)極與Na_0.7Mn_0.5Ni_0.2Co_0.3O₂正極組裝的固態(tài)電池表現(xiàn)出優(yōu)異的快速充電能力，在大約5分鐘內(nèi)充電超過(guò)1 mAh cm^-2的面積容量。這些發(fā)現(xiàn)清楚地表明，當(dāng)活性材料和固態(tài)電解質(zhì)之間形成適當(dāng)?shù)慕缑鏁r(shí)，AS³IBs具有作為快速充電電池的高潛力。

圖3 全固態(tài)鈉離子電池性能

Hard Carbon Anode with a Sodium Carborane Electrolyte for Fast-Charging All-Solid-State Sodium-Ion Batteries. ACS Energy Letters 2021. DOI: 10.1021/acsenergylett.1c02307

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