王殿龙教授&窦世学教授最新AFM综述：钠金属负极表面固体电解质界面膜的研究进展- 大数跨境

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王殿龙教授&窦世学教授最新AFM综述：钠金属负极表面固体电解质界面膜的研究进展

科学材料站

2020-09-28

导读：本文首先讨论了SEI基本知识及由其内在不稳定性引起的相关问题，介绍了揭示钠金属负极形态演化和界面化学的先进表征技术，系统地总结了当前致力于钠金属负极稳定化在界面科学和工程领域的理解和进展。最后，作者针

文章信息

钠金属负极固体电解质界面膜

第一作者：鲍长远

通讯作者：王博*，王殿龙*，窦世学*

单位：哈尔滨工业大学，伍伦贡大学

研究背景

在全球能源和环境问题越来越严峻的情况下，可再生的清洁能源，例如风能和太阳能，被寄希望于取代传统的化石燃料。然而由于其间歇性特点，这种不稳定的能源无法直接利用，需要与先进的储能系统配合使用以调节峰值负载。

可充电电池，尤其是锂离子电池的出现和使用极大地改变了现代生活方式，因为这些二次电池具有高效、实用和长寿命的特点。由于锂源的稀缺和地理分布不均等诸多问题，科学家们一直在积极寻找更便宜、高性能和更可持续的替代品。在各种技术中，钠金属电池（NMBs）被认为是有前途的候选者。

然而，在实际应用中，钠金属负极仍然面临严峻挑战，包括不稳定固体电解质界面膜（SEI）的形成，枝晶的不可控生长以及在充放电过程中体积的急剧变化。因此，在循环过程中稳定钠金属/电解质界面对于NMBs的开发具有重要的意义。

文章简介

近日，哈尔滨工业大学王博副教授、王殿龙教授与伍伦贡大学窦世学教授合作在国际知名期刊Advanced Functional Materials (影响因子：16.836) 上发表题为“Solid Electrolyte Interphases on Sodium Metal Anodes”的综述文章。

本文首先讨论了SEI基本知识及由其内在不稳定性引起的相关问题，介绍了揭示钠金属负极形态演化和界面化学的先进表征技术，系统地总结了当前致力于钠金属负极稳定化在界面科学和工程领域的理解和进展。最后，作者针对钠金属负极SEI研究现状进行总结与展望。

本文要点

要点一：总结近50年来金属负极表面SEI研究取得的进展，讨论SEI的基本原理及由其固有不稳定性因素引起的相关问题。

图1. 钠金属负极面临的严峻挑战。

要点二：介绍钠金属负极形态演变和界面化学的先进表征技术

图2. 用于钠金属负极研究的原位、冷冻电镜技术。

要点三：基于液态电解质优化（溶剂、添加剂、浓度等）的钠金属负极研究

图3. 电解质添加剂在稳定钠金属SEI中的应用。

要点四：基于人工SEI（化学制备、薄膜沉积、自支撑等）的钠金属负极研究

图4. 人工SEI在稳定钠金属SEI中的应用。

要点五：基于固态电解质（无机、聚合物、复合型等）的钠金属负极研究

图5. 无机固态电解质在稳定钠金属SEI中的应用。

结论与展望

当前，钠金属负极材料作为一种理想的可充电电池负极材料，对其有效保护与安全性工作日益受到学界关注。本文提出了钠金属电池在稳定负极表面SEI方面的发展趋势以及其在能源储存与转化领域所面临的机遇和挑战，强调解决钠金属负极/电解质间的界面问题是实现高能量密度钠金属电池商业化的关键，多种界面改性策略，如液态电解质优化、人造SEI膜设计、固态电解质界面修饰等被用于改善钠金属负极的界面稳定性。

另外，钠金属负极SEI组成、结构、性质及其与电化学性能和安全性的关系有待深入研究，纳米技术、物理学、化学、电化学、材料科学和先进的表征技术等跨学科研究的发展为解决当前问题提供了可能。

文章链接

Solid Electrolyte Interphases on Sodium Metal Anodes

https://doi.org/10.1002/adfm.202004891

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