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能源科學(xué)領(lǐng)域大牛！周豪慎最新AM：高壓無負(fù)極可充電鈉電池！

第一作者：Ziyang Lu

通訊作者：周豪慎

通訊單位：南京大學(xué)、日本筑波大學(xué)

周豪慎，男，南京大學(xué)現(xiàn)代工程與應(yīng)用科學(xué)學(xué)院?長(zhǎng)江講座教授，日本國(guó)立東京大學(xué)特任教授，日本國(guó)立產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合研究所（AIST）首席研究員。

論文速覽

開發(fā)無負(fù)極電池是追求高能量密度和安全性的最終目標(biāo)。由于鈉（Na）基電池固有的低能量密度和由高活性Na金屬負(fù)極引起的安全問題，對(duì)其改進(jìn)更為迫切。然而，沒有一種電解質(zhì)能夠滿足構(gòu)建穩(wěn)定的無負(fù)極鈉電池所需的Na沉積/剝離庫(kù)侖效率（CE），同時(shí)在高電壓下抵抗氧化分解。

本論文提出了一種新型的“液態(tài)-固態(tài)”電解質(zhì)設(shè)計(jì)策略，通過離子交換技術(shù)打通含Na分子篩的Na離子傳輸通道，并在分子篩的納米孔和空隙中限制聚合液態(tài)醚電解質(zhì)。這種設(shè)計(jì)不僅繼承了固態(tài)分子篩電解質(zhì)的高電壓穩(wěn)定性，而且保留了液態(tài)醚電解質(zhì)的超高庫(kù)侖效率（99.84%）。

當(dāng)應(yīng)用于4.25 V級(jí)的無負(fù)極鈉電池時(shí)，可實(shí)現(xiàn)高達(dá)412 Wh kg^-1的超高能量密度，與現(xiàn)有的石墨||LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂鋰離子電池相媲美。此外，組裝的無負(fù)極軟包電池展現(xiàn)出優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性，在370次循環(huán)后容量保持率高達(dá)89.2%。

圖文導(dǎo)讀

圖1：Na-SSZE的制備過程、微觀結(jié)構(gòu)、離子傳輸機(jī)制以及其離子導(dǎo)電性能的測(cè)試結(jié)果。

圖2：Na-SSZE在高電壓正極材料上的穩(wěn)定性，以及循環(huán)后正極材料表面形成的穩(wěn)定且薄的CEI層。

圖3：Na-SSZE在Na金屬負(fù)極上的可逆性。

圖4：無負(fù)極軟包電池的電化學(xué)性能。

總結(jié)展望

本研究成功開發(fā)了一種新型的“液態(tài)-固態(tài)”電解質(zhì)，為高電壓無負(fù)極Na電池提供了一種安全、高效的能源存儲(chǔ)解決方案。通過離子交換技術(shù)優(yōu)化的分子篩電解質(zhì)，不僅提高了電池的能量密度，還顯著提升了電池的循環(huán)穩(wěn)定性和安全性。本工作為未來無負(fù)極電池的發(fā)展提供了重要的材料和概念創(chuàng)新，有望推動(dòng)大規(guī)模儲(chǔ)能技術(shù)的進(jìn)步。

文獻(xiàn)信息

標(biāo)題：A “l(fā)iquid-in-solid” electrolyte for high-voltage anode-free rechargeable sodium batteries

期刊：Advanced Materials

DOI：10.1002/adma.202404569

原創(chuàng)文章，作者：wang，如若轉(zhuǎn)載，請(qǐng)注明來源華算科技，注明出處：http://www.xiubac.cn/index.php/2024/06/15/776d2b7005/

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