【環球網科技綜合報道】6月29日消息，記者從中科院官網了解到，鈉離子電池因資源豐富、成(cheng)本(ben)低(di)廉(lian)，可(ke)應(ying)用(yong)於(yu)短(duan)途(tu)電(dian)動(dong)車(che)和(he)大(da)規(gui)模(mo)儲(chu)能(neng)等(deng)領(ling)域(yu)。與(yu)鋰(li)離(li)子(zi)電(dian)池(chi)相(xiang)比(bi)，作(zuo)為(wei)電(dian)荷(he)載(zai)體(ti)的(de)鈉(na)離(li)子(zi)摩(mo)爾(er)質(zhi)量(liang)較(jiao)大(da)
，致(zhi)使(shi)在(zai)相(xiang)同(tong)材(cai)料(liao)體(ti)係(xi)下(xia)鈉(na)離(li)子(zi)電(dian)池(chi)的(de)能(neng)量(liang)密(mi)度(du)偏(pian)低(di)。

使用具有較高理論比容量（1166 mAh/g）dejinshunazuoweifujishitishengnalizidianchinengliangmidudeyouxiaotujing。raner，jinshunakongqiwendingxingjiaocha，zaidianchipiliangshengchanzhongcunzaijiaodaanquanyinhuan


，qiejinshunazhidijiaoruanqiezhan，nanyizhichengchaobofuji
，daozhiguolianghuoxingwuzhiduinengliangmidudexisheng。zaicibeijingxia，liyongshouzhouchongdianshicongzhengjizhongtuochudenalizizaifujijiliuticedianhuaxueyuanweixingchengnafuji，zheyicelvekeyouxiaojiejuejinshunakongqiminganhechaobohuakunnandewenti。raner
，buwendingdezhengfujijiemianjiangbuduanxiaohaoyouxiandenalizi，qiezaifanfudianduhebolideguochengzhong
，nalizidebujunyunchenjiyehuidaozhi“死鈉”或鈉枝晶的產生，從而降低庫侖效率，引致容量快速衰減。

為解決上述問題，中國科學院物理研究所/北京凝聚態物理國家研究中心博士研究生李鈺琦在研究員胡勇勝和副研究員陸雅翔的指導下，通過協同調控集流體/鈉
、鈉/電解液（SEI）和電解液/正極（CEI）三重界麵，減小鈉形核尺寸，修複鈉沉積裂紋，有效抑製鈉枝晶生長並阻止鐵、鎳等過渡金屬離子溶解，在無額外鈉源補充情況下實現了能量密度高達205 Wh/kg的Ah級別的鈉離子電池。該鈉離子電池體係的能量密度優於目前商業化的磷酸鐵鋰||石墨電池體係。

據悉，近日，相關研究成果以“Interfacial engineering to achieve an energy density of over 200 Wh kg-1 in sodium batteries”為題，發表在《Nature Energy》上。

實現該類電池高比能與長循環壽命的關鍵在於正極
、集流體與電解液側的綜合性設計。在正極側，該研究選取了不含鈷的銅基O3相(xiang)層(ceng)狀(zhuang)氧(yang)化(hua)物(wu)，保(bao)證(zheng)電(dian)池(chi)高(gao)能(neng)量(liang)密(mi)度(du)的(de)同(tong)時(shi)具(ju)有(you)低(di)成(cheng)本(ben)和(he)可(ke)持(chi)續(xu)性(xing)。研(yan)究(jiu)為(wei)了(le)實(shi)現(xian)自(zi)下(xia)而(er)上(shang)較(jiao)為(wei)平(ping)滑(hua)的(de)金(jin)屬(shu)鈉(na)沉(chen)積(ji)，在(zai)負(fu)極(ji)集(ji)流(liu)體(ti)側(ce)選(xuan)用(yong)石(shi)墨(mo)化(hua)碳(tan)塗(tu)層(ceng)使(shi)鈉(na)離(li)子(zi)具(ju)有(you)較(jiao)低(di)的(de)形(xing)核(he)過(guo)電(dian)勢(shi)
，控(kong)製(zhi)金(jin)屬(shu)鈉(na)以(yi)較(jiao)小(xiao)尺(chi)寸(cun)均(jun)勻(yun)密(mi)集(ji)形(xing)核(he)。然(ran)而(er)，研(yan)究(jiu)發(fa)現(xian)
，即(ji)使(shi)用(yong)該(gai)親(qin)鈉(na)型(xing)集(ji)流(liu)體(ti)塗(tu)層(ceng)，傳(chuan)統(tong)的(de)醚(mi)類(lei)電(dian)解(jie)液(ye)中(zhong)沉(chen)積(ji)的(de)金(jin)屬(shu)鈉(na)表(biao)麵(mian)依(yi)然(ran)存(cun)在(zai)裂(lie)紋(wen)，裂(lie)紋(wen)會(hui)不(bu)斷(duan)與(yu)電(dian)解(jie)液(ye)發(fa)生(sheng)反(fan)應(ying)消(xiao)耗(hao)活(huo)性(xing)金(jin)屬(shu)鈉(na)，並(bing)導(dao)致(zhi)後(hou)續(xu)循(xun)環(huan)中(zhong)不(bu)均(jun)勻(yun)的(de)鈉(na)沉(chen)積(ji)甚(shen)至(zhi)鈉(na)枝(zhi)晶(jing)形(xing)成(cheng)。為(wei)了(le)進(jin)一(yi)步(bu)解(jie)決(jue)上(shang)述(shu)界(jie)麵(mian)破(po)裂(lie)問(wen)題(ti)

，該(gai)研(yan)究(jiu)設(she)計(ji)了(le)一(yi)款(kuan)含(han)硼(peng)鹽(yan)的(de)電(dian)解(jie)液(ye)，利(li)用(yong)多(duo)尺(chi)度(du)的(de)界(jie)麵(mian)表(biao)征(zheng)技(ji)術(shu)捕(bu)捉(zhuo)到(dao)其(qi)分(fen)解(jie)產(chan)物(wu)在(zai)負(fu)極(ji)（SEI）及正極（CEI）界麵處均形成了非晶態固體電解質中間相，且硼-氧組分在負極側界麵膜的外層呈現二維分布
，而在正極側界麵膜的內層呈現三維分布。研究基於量子化學/分(fen)子(zi)動(dong)力(li)學(xue)模(mo)擬(ni)發(fa)現(xian)添(tian)加(jia)了(le)硼(peng)鹽(yan)後(hou)的(de)電(dian)解(jie)液(ye)具(ju)有(you)特(te)殊(shu)的(de)溶(rong)劑(ji)化(hua)構(gou)型(xing)進(jin)而(er)影(ying)響(xiang)在(zai)正(zheng)負(fu)極(ji)側(ce)的(de)分(fen)解(jie)順(shun)序(xu)
，合(he)理(li)地(di)解(jie)釋(shi)了(le)這(zhe)種(zhong)含(han)硼(peng)組(zu)分(fen)在(zai)正(zheng)負(fu)極(ji)側(ce)異(yi)質(zhi)分(fen)布(bu)的(de)奇(qi)異(yi)現(xian)象(xiang)。堅(jian)固(gu)且(qie)柔(rou)性(xing)的(de)SEI膜有效地抑製了死鈉及鈉枝晶的形成，修複了金屬鈉沉積和剝離過程中形成的裂紋，而超薄的CEI膜則保護了正極的結構完整性並阻礙過渡金屬離子溶解。

據介紹，得益於上述三重的協同界麵（集流體/鈉界麵、鈉/電解液界麵和電解液/正極界麵）效應，研究實現了高度可逆的金屬鈉沉積（富有金屬光澤），且組裝的Ah級別的圓柱型鈉離子電池在不施加額外壓力及非高溫循環的情況下循環壽命可達260次。這項工作中關於本征鈉沉積/剝離行為（不同於鋰金屬沉積）和界麵化學的見解為進一步開發更高性能的鈉離子電池提供了寶貴的思路。