钠离子电池 (SIB) 和钠金属电池 (SMB) 是下一代储能技术的有前途的选择。 然而，在钠金属被合理地视为可行的阳极之前，它必须克服电沉积/溶解过程中界面不稳定性的关键挑战。对于无负极 SMB (AF-SMB)，其中阴极是唯一的离子储存器，挑战在于在“空”集电器上实现稳定的电沉积/溶解，而不是在预先存在的钠金属上。采用量身定制的支撑结构是增强钠金属电化学稳定性的一种方法。稳定 SEI 和防止枝晶的其他方法包括各种添加剂、有意引入无机相的人工 SEI 结构以及具有调节亲钠性的宏观三维集流体。

近日，石溪大学Yu-chen Karen Chen-Wiegart，德克萨斯大学奥斯汀分校David Mitlin考察了集流体载体化学性质（亲钠金属间化合物 Na₂Te 与疏钠基线 Cu）和电沉积速率如何影响钠金属及其固体电解质中间相 (SEI) 的微观结构。

文章要点

1）研究人员分析了代表无负极钠金属电池 (AFSMB) 中商业相关质量负载的容量和电流 (6 mAh cm^-2、0.5-3 mA cm^-2)。同步加速器 X 射线纳米断层扫描和掠入射广角 X 射线散射 (GIWAXS) 与低温聚焦离子束 (cryo-FIB) 显微镜相结合。

2）研究人员重点介绍了薄膜形态、内部孔隙率和晶体学择优取向的主要差异，例如 (110) 与 (100) 和 (211) 的载体和沉积速率。在 SEI 中，与基线 Cu 相比，Te-Cu 中氟化钠 (NaF) 更为普遍。由于竞争性晶粒生长，钠晶体的择优取向取决于薄膜厚度。此外，中尺度建模描述了 SEI（离子电导率、形态）对电沉积物生长和电化学不稳定性开始的作用。

参考文献

Chang-An Lo, et al, Interdependence of Support Wettability - Electrodeposition Rate - Sodium Metal Anode and SEI Microstructure, Angew. Chem. Int. Ed. 2024

DOI：10.1002/anie.202412550

https://doi.org/10.1002/anie.202412550