徐朝和教授AFM：多功能安全隔膜用于高负载钠金属电池

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徐朝和教授AFM：多功能安全隔膜用于高负载钠金属电池
引入钠作为负极来开发金属钠电池是提高钠离子电池能量密度的一种有前途的方法。然而，低成本碳酸酯基电解质中钠枝晶生长不可控、固体电解质界面相(SEI)不稳定以及严重的安全性问题等严重阻碍了其实际应用。
徐朝和教授AFM：多功能安全隔膜用于高负载钠金属电池
在此，重庆大学徐朝和教授团队通过在PP隔膜（<25µm）上涂覆固态NASICON型快离子导体层，合理设计了多功能隔膜(NZSP@PP)取代了广泛使用的厚玻璃纤维隔膜（>200µm）。
其中，3µm固态快离子导体NZSP功能层大大提高了对碳酸酯电解质的润湿性。此外，得益于NZSP良好的离子导电性和离子调节能力，实现了Na+的均匀传输以及均匀的成核和沉积。
徐朝和教授AFM：多功能安全隔膜用于高负载钠金属电池
图1. 采用NZSP@PP、PP和GF隔膜的Na||Cu半电池和Na||Na对称电池的电化学特性
研究表明，NZSP@PP隔膜可以使对称Na||Na电池在碳酸酯基电解质中在0.5 mA /cm2(0.5 mAh/cm2)下具有1000小时的长循环寿命。并首次在软包电池中使用Na3V2(PO4)3 (NVP)正极制备高性能SMBs。Na||NVP全电池在10C的高倍率下可以稳定地循环超过1200次，容量保持80%，即使在30C的高速率下也能提供80 mAh/g的比容量，表明了非常快的充电特性。
在10.7 mg cm−2的高NVP负载下，完整的SMBs也可以稳定地循环200次，保留率为96.4%。最重要的是，SMB袋电池提供长寿命周期和高温电池性能，这保证了SMB在实际应用中的安全性。
徐朝和教授AFM：多功能安全隔膜用于高负载钠金属电池
图2. 带有NZSP@PP隔膜的Na || NVP软包电池的电化学性能
Multifunctionalized Safe Separator Toward Practical Sodium-Metal Batteries with High-Performance under High Mass Loading, Advanced Functional Materials 2023 DOI: 10.1002/adfm.202214759

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