Stable sodium metal anode enabled by interfacial room‐temperature liquid metal engineering for high‐performance sodium–sulfur batteries with carbonate‐based electrolyte

电解质 阳极 材料科学 化学工程 润湿 阴极 枝晶(数学) 金属 电极 无机化学 冶金 复合材料 化学 工程类 物理化学 数学 几何学
作者
Kangdong Tian,Chuanliang Wei,Zhengran Wang,Yuan Li,Baojuan Xi,Shenglin Xiong,Jinkui Feng
出处
期刊:Interdisciplinary materials [Wiley]
卷期号:3 (3): 425-436 被引量:10
标识
DOI:10.1002/idm2.12163
摘要

Abstract Sodium (Na) metal is a competitive anode for next‐generation energy storage applications in view of its low cost and high‐energy density. However, the uncontrolled side reactions, unstable solid electrolyte interphase (SEI) and dendrite growth at the electrode/electrolyte interfaces impede the practical application of Na metal as anode. Herein, a heterogeneous Na‐based alloys interfacial protective layer is constructed in situ on the surface of Na foil by self‐diffusion of liquid metal at room temperature, named “HAIP Na.” The interfacial Na‐based alloys layer with good electrolyte wettability and strong sodiophilicity, and assisted in the construction of NaF‐rich SEI. By means of direct visualization and theoretical simulation, we verify that the interfacial Na‐based alloys layer enabling uniform Na + flux deposition and suppressing the dendrite growth. As a result, in the carbonate‐based electrolyte, the HAIP Na||HAIP Na symmetric cells exhibit a remarkably enhanced cycling life for more than 650 h with a capacity of 1 mAh cm −2 at a current density of 1 mA cm −2 . When the HAIP Na anode is paired with sulfurized polyacrylonitrile (SPAN) cathode, the SPAN||HAIP Na full cells demonstrate excellent rate performance and cycling stability.

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