专栏名称: 研之成理
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孟颖,Nature Energy!

研之成理  · 公众号  · 科研  · 2024-07-07 11:21

主要观点总结

本文主要介绍了无负极全固态电池的研究背景、研究问题、要点及总结展望。通过使用颗粒化的铝电流收集器和钠硼氢化物固体电解质,实现了无负极全固态电池的稳定循环,提高了电池的能量密度。文章还展示了控制无负极固态电池设计的关键因素,以指导高能量全固态电池的开发。

关键观点总结

关键观点1: 研究背景

无负极电池由于其重量、体积和成本的降低而具有最佳电池结构,但实现受到不稳定负极形态变化和负极-液体电解质界面反应的限制。

关键观点2: 研究问题

本文开发了一种具有高电化学稳定的固体电解质和特定电堆压力的策略,实现了致密钠金属的沉积。此外,发现铝电流收集器与固体电解质能够实现紧密的固-固接触,这允许在高面积容量和电流密度下实现高度可逆的钠电镀和剥离。

关键观点3: 要点一:无负极电池的设计

无负极电池不依赖碳或合金基负极材料在充电期间存储离子,而是依靠碱金属直接电化学沉积到电流收集器的表面。这降低了电池成本并提高了能量密度。

关键观点4: 要点二:固体电解质和电流收集器的选择

使用钠硼氢化物固体电解质(NBH)改善了电化学不稳定性问题。颗粒化的铝电流收集器改善了与固体电解质的固-固界面接触,提高了电池性能。

关键观点5: 要点三:电池性能的评估

文章评估了电池堆栈压力、面积容量、各种颗粒状电流收集器的影响等,发现低堆栈压力和高面积容量是提高电池性能的重要因素。

关键观点6: 要点四:无负极全固态钠电池的实现

通过结合铝颗粒电流收集器和钠硼氢化物固体电解质,实现了无负极全固态钠电池的稳定循环。使用低成本的NaCrO2正极,展示了一个能够循环数百次的全电池。

关键观点7: 总结与展望

本文总结了无负极全固态电池的研究成果,并展望了未来发展方向。通过控制无负极固态电池设计的关键因素,可以指导高能量全固态电池的开发。


文章预览

▲ 第一作者:Grayson Deysher 通讯作者:Jihyun Jang & Ying Shirley Meng 通讯单位:韩国西江大学,美国加利福尼亚大学圣迭戈分校,芝加哥大学 DOI:10.1038/s41560-024-01569-9 (点击文末「阅读原文」,直达链接)     研究背景 无负极电池由于其重量、体积和成本的降低而具有最佳的电池结构。然而,它们的实现受到不稳定的负极形态变化和负极-液体电解质界面反应的限制。     研究问题 本文开发了一种具有高电化学稳定的固体电解质和特定电堆压力的策略,实现了致密钠金属的沉积。此外,发现铝电流收集器与固体电解质 能够实现 紧密的固-固接触,这允许在高面积容量和电流密度下实现高度可逆的钠电镀和剥离,这是传统铝箔之前无法实现的。本文展示了一个能稳定循环数百次的无钠负极全固态电池全电池。这种电池结构为其他电池化学体系的未来方 ………………………………

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