Small：稳定钠金属负极人工界面工程的最新进展

钠金属负极上的固态电解质中间相(SEI)强烈影响Na金属电池(SMBs)的Na沉积形态和循环寿命。SMBs应用受到不稳定的SEI和Na负极表面枝晶生长的阻碍，这直接导致库仑效率低下，甚至是安全问题。人工界面层可以稳定Na金属负极，易于定制，并且几乎不受电化学过程的影响。

韩国庆熙大学Zhanwei Xu、Jae Su Yu等在这篇综述中，专注于在Na金属和电解质之间构建人工界面层的重要性，并通过总结对使用无机、有机和有机-无机复合材料制成的人工界面层的研究，阐明了它们在SMBs的Na沉积/剥离过程中发挥的重要作用。

图1 Na沉积的形态演变和该综述涵盖的方面

人工界面层用于防止Na直接暴露于电解液中。Na金属负极的理想人工界面层需要具有稳定的电化学性能、优异的离子电导率、坚固性和最小的电阻。

为了达到这些标准，已经研究了几种人工界面设计。上述策略已表明在Na负极上构建坚固界面层的有效性。然而，人工界面层和Na负极之间的结构-功能关系仍需要详细研究，以实现更成熟和稳定的设计。

图2 无机界面工程

目前仍需要解决一些问题，以构建有效的Na金属负极人工界面层。

1）减少主要放热反应对于确保SMBs的安全非常重要。此外，低可燃性/不可燃电解液的发展将消除由热失控引起的电池安全问题；

2）对于人工界面层的厚度、密度和材料选择还没有统一的标准。此外，人工界面层中Na离子的扩散机制有待阐明；

3)目前对Na表面人工界面层的研究是建立在Na过量的基础上的。只有少数研究尝试在超薄Na薄膜上构建人工界面层以实现高能量密度的SMBs，这意味着这些实际应用需要进一步探索；

4）需要先进的表征方法来解释Na负极的表面机制；

5）需要一个多学科的融合平台来更深入地了解复杂的Na金属界面；

6）大数据分析可用于确定合适的电极材料，进一步优化电池系统的整体组成和配置等。

图3 无机-有机复合界面工程

Recent Advanced Development of Artificial Interphase Engineering for Stable Sodium Metal Anodes. Small 2021. DOI: 10.1002/smll.202102250

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