P‐Block Compounds Incorporated into SEI Enable Ultra‐Stable Cell Cycling in Low‐Temperature Sodium‐Metal Batteries

作者
S Xie,Yujie Huang,Yu Xie,Wei Zhang,Yijian Zhong,Zhihao Liu,Zhixin Liang,Jinlei Qi,Yangyang Huang,Jian Peng,Shaoming Huang,Jian Peng,Shaoming Huang
出处
期刊:Advanced Materials [Wiley]
卷期号:: e18384-e18384
标识
DOI:10.1002/adma.202518384
摘要

Abstract Sodium metal anodes (SMAs) are pivotal for high‐energy‐density batteries but suffer from uncontrolled dendrite growth and interfacial instability caused by infinite volume expansion and a fragile solid electrolyte interphase (SEI). Herein, an innovative strategy is proposed, in which a p‐block matrix is in‐situ formed from NiTe 2 nanocrystals onto N‐doped carbon hollow microspheres (NiTe 2 @NC) during electrochemical activation to overcome these challenges. The p‐block matrix with sodiophilic Na 2 Te and conductive metallic nickel effectively reduces the nucleation barrier and establishes bi‐continuous ion/electron conduction networks, guiding uniform Na plating. Critically, Na 2 Te dominates the formation of a gradient inorganic‐rich SEI with high Young's modulus and low Na⁺ diffusion barrier, significantly enhancing mechanical resilience and ion transport kinetics. Consequently, the NiTe 2 @NC electrode achieves exceptional cyclability (1,000 cycles at 1.0 mA cm − 2 /1.0 mAh cm − 2 with an average Coulombic efficiency of 99.79%). When configured in full‐cells with a Na 4 Fe 3 (PO 4 ) 2 P 2 O 7 cathode, it maintains the capacity retention of over 96.1% (103.9 mAh g − 1 ) after 1,200 cycles at 10.0 C. Critically, the full‐cell maintains superior electrochemical resilience with high discharge‐capacity and >90% retention at low‐temperatures (−20 and −40 °C), demonstrating exceptional practicality for sodium metal batteries. This work establishes a new paradigm for stabilizing reactive metal anodes via in‐situ‐constructed multifunctional interfaces.
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