In Situ Interfacial Reconstruction Enables Sodiophilic and Ion‐Conductive Current Collectors for Anode‐Free Sodium Metal Batteries

材料科学 阳极 成核 阴极 集电器 金属 电流(流体) 化学工程 相间 氧化还原 电极 沉积(地质) 原位 离子 工作(物理) 复合数 降级(电信) 纳米技术 图层(电子) 锂离子电池的纳米结构 表面工程 分解 复合材料 储能 硫黄 动力学
作者
Jincheng Fu,严雪昭,Song Sun,Chaoxian Wu,Jinhui Zhao,Yaduo Jia,Xin Zhang,Huiyang Gou,Gongkai Wang
出处
期刊:Advanced Energy Materials [Wiley]
标识
DOI:10.1002/aenm.71390
摘要

ABSTRACT Anode‐free sodium metal batteries (AFSMBs) are promising for high‐energy‐density storage but are limited by poor Na plating/stripping reversibility on conventional current collectors, where insufficient sodiophilicity and unstable interfacial chemistry induce uneven sodium deposition and rapid sodium inventory loss. Here, an in situ interfacial reconstruction strategy is developed on an Al current collector by introducing SnF 2 into a PVDF‐HFP layer. A hot‐pressing‐induced redox reaction forms a prefabricated interfacial layer containing metallic Sn and AlF 3 , which further evolves during initial sodiation into a NaF‐rich organic/inorganic composite interphase. The uniformly distributed metallic Sn sites markedly reduce the Na nucleation barrier and promote high‐density nucleation, while the fluorine‐rich interphase lowers the Na + transport barrier and stabilizes the anode interface. Through the coupled regulation of nucleation behavior, ion transport, and interfacial stability, the reconstructed current collector enables dense and highly reversible Na deposition. As a result, asymmetric cells achieve 450 cycles at 5 mAh cm −2 with an average CE of 99.91%, symmetric cells sustain stable cycling for over 1300 h at 90% depth of discharge, and AFSMBs deliver 84% capacity retention and 330 Wh kg −1 under a cathode loading of 35.17 mg cm −2 . This work offers an effective interfacial engineering strategy for practical AFSMBs.
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