​吉森大学AEM：在铜-NaSICON界面钠沉积获得无阳极固态钠电池

“无阳极”固态电池的概念得到了广泛的探讨，因为这种电池能以较少的材料消耗和简单的阳极加工实现较高的能量密度。碱金属在集流体和固态电解质之间界面处的均匀电化学沉积是在首次循环中形成金属阳极方面的关键。虽然人们对锂的沉积已有深入研究，但对钠沉积的了解却很少。

图1. 在不同电流密度和叠加压力下，Cu|NZSP界面上钠沉积的电势分布

德国吉森大学Marcus Rohnke、Jürgen Janek等研究了在不同电流密度和叠加压力下钠在Cu|Na_3.4Zr₂Si_2.4P_0.6O₁₂（NZSP）界面的沉积。

根据阻抗分析和光学显微镜，作者得出结论：在较高的电流密度下，铜电极下的钠分布更均匀，而在所研究的参数窗口内，叠层压力对钠分布的影响较小。其原因是，钠在室温下的可塑性较高，非常接近其熔点，因此与锂沉积存在这种有趣的差异。

图2. 不同电流密度下Cu|NZSP界面钠沉积过程中的阻抗研究

为了获得致密均匀的钠层，应注意集流体和固态电解质之间的物理接触，以及适当的电化学沉积方案。例如，与热蒸发技术相比，铜层的离子束溅射可以改善铜和NZSP之间的界面接触，因为在沉积过程中粒子的能量输入更高。

此外，具有高电流密度的脉冲技术可用于促进均匀的横向钠金属分布，但将对固态电解质的损害降至最低。因此，作者相信钠固态电池可以实现“无阳极”电池的概念，并希望推动该领域的进一步研究。

图3. 钠在Cu|NZSP界面沉积过程中的观测

Deposition of Sodium Metal at the Copper-NaSICON Interface for Reservoir-Free Solid-State Sodium Batteries. Advanced Energy Materials 2023. DOI: 10.1002/aenm.202302729