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NaBix/NaVyOz Hybrid Interfacial Layer Enables Stable and Dendrite-Free Sodium Anodes
Small ( IF 13.0 ) Pub Date : 2024-06-17 , DOI: 10.1002/smll.202402206
Daowushuang Shi 1, 2 , Xiang Lv 2 , Yang Yang 2 , Xianghua Zhang 3 , Zetian Tao 4 , Chen Xu 1 , Xianhong Rui 2
Small ( IF 13.0 ) Pub Date : 2024-06-17 , DOI: 10.1002/smll.202402206
Daowushuang Shi 1, 2 , Xiang Lv 2 , Yang Yang 2 , Xianghua Zhang 3 , Zetian Tao 4 , Chen Xu 1 , Xianhong Rui 2
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The challenges of sodium metal anodes, including formation of an unstable solid-electrolyte interphase (SEI) and uncontrolled growth of sodium dendrites during charge–discharge cycles, impact the stability and safety of sodium metal batteries. Motivated by the promising commercialization potential of sodium metal batteries, it becomes imperative to systematically explore innovative protective interlayers specifically tailored for sodium metal anodes. In this work, a NaBix/NaVyOz hybrid and porous interfacial layer on sodium anode is successfully fabricated via pretreating sodium with bismuth vanadate. The hybrid interlayer effectively combines the advantages of sodium vanadates and alloys, raising a synergistic effect in facilitating sodium deposition kinetics and inhibiting the growth of sodium dendrites. As a result, the modified sodium electrodes (BVO-Na) can stably cycle for 2000 h at 0.5 mA cm−2 with a fixed capacity of 1 mAh cm−2, and the BVO-Na||Na3V2(PO4)3 full cell sustains a high capacity of 94 mAh g−1 after 600 cycles at 5 C. This work demonstrates that constructing an artificial hybrid interlayer is a practical solution to obtain high performance anodes in sodium metal batteries.
中文翻译：
NaBix/NaVyOz 杂化界面层可实现稳定且无树突的钠阳极
钠金属负极面临的挑战，包括形成不稳定的固体电解质界面 （SEI） 和在充放电循环过程中钠枝晶不受控制地生长，都会影响钠金属电池的稳定性和安全性。在钠金属电池前景广阔的商业化潜力的推动下，系统地探索专为钠金属负极量身定制的创新保护层变得势在必行。在这项工作中，通过用钒酸铋预处理钠，成功地在钠阳极上制备了 NaBix/NaVyOz 杂化和多孔界面层。杂化夹层有效地结合了钒酸钠和合金的优点，在促进钠沉积动力学和抑制钠枝晶生长方面产生了协同效应。因此，改性钠电极 （BVO-Na） 可以在 0.5 mA cm-2 下稳定循环 2000 小时，固定容量为 1 mAh cm-2，而 BVO-Na||Na3V2（PO4）3 全电池在 5 C 下循环 600 次后仍能维持 94 mAh g-1 的高容量。这项工作表明，构建人工混合中间层是在钠金属电池中获得高性能负极的实用解决方案。
更新日期：2024-06-17
中文翻译：
NaBix/NaVyOz 杂化界面层可实现稳定且无树突的钠阳极
钠金属负极面临的挑战，包括形成不稳定的固体电解质界面 （SEI） 和在充放电循环过程中钠枝晶不受控制地生长，都会影响钠金属电池的稳定性和安全性。在钠金属电池前景广阔的商业化潜力的推动下，系统地探索专为钠金属负极量身定制的创新保护层变得势在必行。在这项工作中，通过用钒酸铋预处理钠，成功地在钠阳极上制备了 NaBix/NaVyOz 杂化和多孔界面层。杂化夹层有效地结合了钒酸钠和合金的优点，在促进钠沉积动力学和抑制钠枝晶生长方面产生了协同效应。因此，改性钠电极 （BVO-Na） 可以在 0.5 mA cm-2 下稳定循环 2000 小时，固定容量为 1 mAh cm-2，而 BVO-Na||Na3V2（PO4）3 全电池在 5 C 下循环 600 次后仍能维持 94 mAh g-1 的高容量。这项工作表明，构建人工混合中间层是在钠金属电池中获得高性能负极的实用解决方案。
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