Building Stable Anodes for High‐Rate Na‐Metal Batteries

材料科学 阳极 电解质 分离器(采油) 阴极 电化学 金属 成核 功率密度 化学工程 储能 冶金 电极 电气工程 功率(物理) 热力学 化学 物理 工程类 物理化学
作者
Xihao Wang,Jingyu Lu,Yehui Wu,Weiran Zheng,Hongqiang Zhang,Tiansheng Bai,Hongbin Liu,Deping Li,Lijie Ci
出处
期刊:Advanced Materials [Wiley]
卷期号:36 (16): e2311256-e2311256 被引量:118
标识
DOI:10.1002/adma.202311256
摘要

Abstract Due to low cost and high energy density, sodium metal batteries (SMBs) have attracted growing interest, with great potential to power future electric vehicles (EVs) and mobile electronics, which require rapid charge/discharge capability. However, the development of high‐rate SMBs has been impeded by the sluggish Na + ion kinetics, particularly at the sodium metal anode (SMA). The high‐rate operation severely threatens the SMA stability, due to the unstable solid‐electrolyte interface (SEI), the Na dendrite growth, and large volume changes during Na plating‐stripping cycles, leading to rapid electrochemical performance degradations. This review surveys key challenges faced by high‐rate SMAs, and highlights representative stabilization strategies, including the general modification of SMB components (including the host, Na metal surface, electrolyte, separator, and cathode), and emerging solutions with the development of solid‐state SMBs and liquid metal anodes; the working principle, performance, and application of these strategies are elaborated, to reduce the Na nucleation energy barriers and promote Na + ion transfer kinetics for stable high‐rate Na metal anodes. This review will inspire further efforts to stabilize SMAs and other metal (e.g., Li, K, Mg, Zn) anodes, promoting high‐rate applications of high‐energy metal batteries towards a more sustainable society.
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