【研究背景】

基于無機固態電解質的金屬電池因其能量密度和安全性的優勢在電化學儲能領域具有巨大應用潛力。然而，一般的固態金屬電池（SSBs）在實際研究中發現在界面穩定性和低溫循環性能等方面仍需要進行改進以滿足商業化應用的需求。

【工作介紹】

近日，北京理工大學趙永杰副教授的研究團隊通過在金屬鈉負極和NASICON型Na3Zr2Si2PO12（NZSP）陶瓷電解質界面處原位構建Na-K界面相，有效促進界面載流子的傳輸動力學，鈉金屬枝晶的生長受到有效抑制。基于以上，固態鈉金屬電池在室溫和0oC下實現長時間和高效率循環。該文章發表在國際期刊Advanced Energy Materials上。博士研究生倪青為本文第一作者，通訊作者為北京理工大學材料學院趙永杰副教授和金海波教授。

【內容表述】

（1）該研究論文中，首先設計了一種局部靶向錨定策略，通過FESEM和TOF-SIMS等手段證明了NZSP氧化物陶瓷電解質與鈉金屬負極界面處的Na-K界面相的產生，該策略利用這種原位生成Na-K界面相，顯著提升了固態鈉金屬電池的循環穩定性和低溫性能。

（2）通過理論計算和實驗實踐，創造性地實現在NZSP鈉離子陶瓷電解質中K+的痕量傳輸；K+的存在有利于降低NZSP陶瓷電解質中Na+的協同轉移勢壘。

（3）對比K2MnFe(CN)6(KMF)匹配NZSP陶瓷電解質的固態電池和Na2MnFe(CN)6(NMF)基固態電池可以發現KMF基固態電池在25°C和0°C下均具有良好的電化學性能，這是由于形成Na-K界面相的原位構筑有效抑制了鈉金屬枝晶的生長，FESEM和TOF-SIMS也表明KMF基固態電池中的Na沉積行為更穩定。

圖1. 金屬負極/陶瓷電解質界面演化示意圖及局部靶向錨定策略。

圖2. （a-b）CINEB計算的Na+離子在NZSP電解質中的遷移示意圖及能壘；（c-d）CINEB計算的K+離子在NZSP中遷移示意圖及能壘。

圖3. (a-c) NMF基固態鈉金屬電池的電化學性能；(d-j) KMF基固態鈉金屬電池的電化學性能。

審核編輯：劉清