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NaF-Rich Multifunctional Layers toward Stable All-Solid-State Sodium Batteries
ACS Applied Materials & Interfaces ( IF 8.3 ) Pub Date : 2023-09-15 , DOI: 10.1021/acsami.3c10128 Tinghu Liu 1, 2 , Lin Shen 2 , Yunming Li 2 , Kemin Jiang 2 , Libo Song 1, 2 , Yuming Jin 2 , Jing Yang 2 , Xing Xin 1 , Xiayin Yao 2
ACS Applied Materials & Interfaces ( IF 8.3 ) Pub Date : 2023-09-15 , DOI: 10.1021/acsami.3c10128 Tinghu Liu 1, 2 , Lin Shen 2 , Yunming Li 2 , Kemin Jiang 2 , Libo Song 1, 2 , Yuming Jin 2 , Jing Yang 2 , Xing Xin 1 , Xiayin Yao 2
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NASICON oxide solid electrolytes are considered promising candidates for all-solid-state sodium batteries due to their extremely high ionic conductivity and favorable electrochemical stability. However, the practical application of NASICON electrolytes is greatly impeded by poor electrolyte–electrode interfacial contact and continuous sodium dendrite propagation. Herein, a NaF-rich multifunctional interface layer on the surface of a Na anode (Na@NaF-rich), containing NaF, amorphous carbon, and an unreacted C–F bond species, is developed in situ by the reaction between Na and commercial poly(tetrafluoroethylene). This NaF-rich interface layer is proven to reduce the diffusion barriers at the Na/NASICON electrolyte interface and homogenize Na deposition as well as suppress Na dendrite growth, thus achieving a high critical current density of 4 mA cm–2. The resultant Na3V2(PO4)3@C/Na@NaF-rich all-solid-state cell showed a high initial specific capacity of 117.6 mAh g–1 at 0.1 C with a Coulombic efficiency of 94.8%. Even at 0.5 and 1 C, it still exhibited high capacity retentions of 83.3% and 80.4%, respectively, after 750 cycles.
中文翻译：
富含 NaF 的多功能层实现稳定的全固态钠电池
NASICON氧化物固体电解质因其极高的离子电导率和良好的电化学稳定性而被认为是全固态钠电池的有希望的候选者。然而，不良的电解质-电极界面接触和连续的钠枝晶生长极大地阻碍了NASICON电解质的实际应用。在此，通过Na与商业钠之间的反应，在Na阳极（Na@NaF-rich）表面上原位形成了富含NaF的多功能界面层，其中含有NaF、无定形碳和未反应的C-F键物质。聚（四氟乙烯）。事实证明，这种富含 NaF 的界面层可以减少 Na/NASICON 电解质界面处的扩散势垒，使 Na 沉积均匀，并抑制 Na 枝晶生长，从而实现 4 mA cm –2的高临界电流密度。所得富含Na 3 V 2 (PO 4 ) 3 @C/Na@NaF的全固态电池在0.1 C下表现出117.6 mAh g –1的高初始比容量，库仑效率为94.8%。即使在 0.5 和 1 C 下，750 次循环后，它仍然分别表现出 83.3% 和 80.4% 的高容量保持率。
更新日期：2023-09-15
中文翻译：
富含 NaF 的多功能层实现稳定的全固态钠电池
NASICON氧化物固体电解质因其极高的离子电导率和良好的电化学稳定性而被认为是全固态钠电池的有希望的候选者。然而，不良的电解质-电极界面接触和连续的钠枝晶生长极大地阻碍了NASICON电解质的实际应用。在此，通过Na与商业钠之间的反应，在Na阳极（Na@NaF-rich）表面上原位形成了富含NaF的多功能界面层，其中含有NaF、无定形碳和未反应的C-F键物质。聚（四氟乙烯）。事实证明，这种富含 NaF 的界面层可以减少 Na/NASICON 电解质界面处的扩散势垒，使 Na 沉积均匀，并抑制 Na 枝晶生长，从而实现 4 mA cm –2的高临界电流密度。所得富含Na 3 V 2 (PO 4 ) 3 @C/Na@NaF的全固态电池在0.1 C下表现出117.6 mAh g –1的高初始比容量，库仑效率为94.8%。即使在 0.5 和 1 C 下，750 次循环后，它仍然分别表现出 83.3% 和 80.4% 的高容量保持率。
京公网安备 11010802027423号