陈卫华Nature子刊：多尺度界面工程实现5700次循环钠电正极！

非水钠离子电池（SiBs）是一种可行的电网存储的电化学储能系统。然而，SiBs的实际发展主要受阻于正极活性材料（如多离子型铁基硫酸盐）在高电压下的迟缓动力学和界面不稳定性。

图1 材料设计及表征

郑州大学陈卫华等提出了Na_2.26Fe_1.87(SO₄)₃的多尺度界面工程，其中体外异质结构和暴露的晶面被调整以改善钠离子存储性能。

物理化学特性和理论计算表明，Na₆Fe(SO₄)₄相的异质结构通过丰富钠离子迁移通道和降低能量障碍，促进了离子动力学的发展。

此外，Na_2.26Fe_1.87(SO₄)₃的(11-2)平面促进了电解液中ClO₄-阴离子和氟代碳酸乙烯酯分子的吸附，从而在正极形成了一个无机物丰富的Na离子导电间相（CEI），进一步实现了正极/电解质界面上的快速离子转移和高电压下的电解质稳定性。

图2 CEI分析

因此，采用复合硫酸铁基正极的钠金属电池在6 mA g^-1时的初始放电容量为101.3 mAh g^-1（电池的平均放电电压约为3.75 V），并具有良好的倍率性能（73.5 mAh g^-1，1200 mA g^-1）和循环稳定性（在60 mA g^-1下进行1300次循环和600 mA g^-1下进行5700次循环后，容量保持率分别为80.69和65.32%）。

此外，一个实验室规模的全硫化铁钠离子软包电池在24 mA g^-1时的初始比能量密度为168.2 Wh kg^-1（基于正负电极的重量），并且可进行电极回收。

图3 钠金属扣式电池性能

Bridging multiscale interfaces for developing ionically conductive high-voltage iron sulfate-containing sodium-based battery positive electrodes. Nature Communications 2023. DOI: 10.1038/s41467-023-39384-7

原创文章，作者：科研小搬砖，如若转载，请注明来源华算科技，注明出处：https://www.v-suan.com/index.php/2023/10/03/a2e5443f55/

陈卫华Nature子刊：多尺度界面工程实现5700次循环钠电正极！

相关推荐