学院在全固态钠金属电池方向取得持续进展

发布时间:2022-11-18浏览次数:10

本网讯 为解决人类社会能源短缺与环境污染等问题,聚焦可再生能源的大规模电网存储和汽车电动化的研究受到广泛关注。相比于锂电池,钠电池因其资源丰富、成本廉价等优势,在大规模电网存储等领域具有更广阔的应用前景。基于固态电解质的全固态钠电池,具有阻燃防爆、可直接匹配金属钠负极和高压正极等突出优点,有望进一步提高钠电池的能量密度和安全性。但固态电解质与钠金属负极界面接触差,诱发枝晶生长,限制钠负极利用率乃至电池能量密度。

图文摘要:构筑双功能Pb/C中间层助力实现低界面电阻、无枝晶、高钠利用率固态电池

针对以上问题,我校材料科学与工程学院詹孝文教授与高山教授、鹿可教授合作,在Na3Zr2Si2PO12NZSP)固态电解质表面引入一种简单、可放大的Pb/C双功能中间层(Pb/C@NZSP),同时解决了负极界面和利用率难题。Pb/C@NZSP表面在120 ℃即可展现完美的钠润湿性(接触角为0°),室温下Na||Pb/C@NZSP界面电阻低至1.5Ωcm2;在55 ℃时,钠对称电池实现了1800 h的超长循环寿命(0.5 mA cm-2/0.5 mAh cm-2),是迄今为止报告的最佳性能之一。此外,该研究首次展示了可控质量的钠负极原位制备,并以典型Na3V2(PO4)3S正极为例,实现了钠负极利用率的大幅提升。这项工作突出了双功能中间层在解决固态电解质关键负极界面问题上的有效性,有助于推动全固态钠电池的实际应用。

相关成果以Negating Na||Na3Zr2Si2PO12 Interfacial Resistance for Dendrite-Free and “Na-Less” Solid-State Batteries”为题发表在英国皇家化学学会旗舰期刊、自然指数期刊Chemical Science上,安徽大学硕士研究生李瑞和材料科学与工程学院江道传老师为本文共同第一作者,詹孝文、高山、鹿可教授为通讯作者。

同时,詹孝文教授和高山教授合作,在锂、锌金属电池方面也取得持续进展,近期相关工作分别Dendrite-suppressed and utilization-improved metallic Li anode enabled by lithiophilic nano-Pb decoration on carbon cloth”和“Microgroove-patterned Zn metal anode enables ultra-stable and low-overpotential Zn deposition for long-cycling aqueous batteries为题在国际知名期刊Journal of Materials Chemistry AChemical Engineering Journal上在线发表。上述工作中,安徽大学均为第一/唯一通讯单位。