中山大学孟跃中《ESM》室温下稳定的无阳极钠硫全电池

科技 08-13 来源：高分子能源

室温钠硫电池的循环寿命延长主要取决于过量的钠金属。通过可溶性多硫化钠（NaPS）抑制钠腐蚀和减少金属钠的使用是实现实用钠硫电池的关键挑战。在此，无阳极Na-S全电池由Na2SO4原位碳热还原制备的Na2S@carbon纸阴极和阳极侧碳纳米纤维的3D集流体（3DCC）组装而成，特别使用氟代碳酸亚乙酯 (FEC) 作为电解质添加剂。这种 Na2S 基 3DCC||Na2S全电池不仅提供化学计量的Na源，而且允许FEC在初始充电期间在产生可溶性NaPS之前参与3DCC上SEI的形成，克服了FEC在Na-S电池中的不相容性。耐多硫化物 SEI 保证了体积膨胀减轻的金属钠在 3DCC 上的稳定电镀/剥离。所开发的无阳极 3DCC||Na2S 全电池在 0.5 C 下表现出 500 次循环寿命，与使用过量金属钠的电池相比，其总能量密度要高得多。这是首次报道具有令人满意的循环耐久性的可充电无阳极钠硫电池，代表了朝着实现实用钠硫电池迈出的重要一步。

图文简介

通过静电纺丝制备过程及结构表征

充放电过程及表征

(a) 没有 FEC 和 5% FEC 的 Na||S 半电池中自放电的电压曲线。在没有 FEC 的 Na||3DCC 半电池 (b) 和 (c) 有 5% FEC 的情况下，在 0.1 和 3.0 V 之间循环后 3DCC 的 TEM 图像。(d) 在没有 FEC 和 5% FEC 的 Na||3DCC 半电池中在 0.1 和 3.0 V 之间循环后 3DCC 的 TEM 图像和 EDS 映射。(e) 覆盖在纳米纤维上的 SEI 的杨氏模量分布，来自没有 FEC 的半电池 (f) 和 (g) 有 5% FEC。

(a,b) 3DCC||Na2S 全电池（含 5% FEC）和钢板||Na2S 全电池中从原始阶段 (OCV) 到循环状态的演变方案（含 5% 添加剂）。(e) Na||钢板和Na||3DCC半电池中Na电镀/剥离的库仑效率。(f) 1 mAh-Na(2D)||S、2 mAh-Na(2D)||S、过量-Na(2D)||S和1 mAh-Na(3D)||S半电池的循环性能(g) 3DCC||Na2S 和钢板||Na2S 全电池在0.1 C 下的第一次充电曲线。(h) 钢板的循环性能||Na 2 S 和 3DCC||Na2S 全电池，5% FEC，0.5 C。(i) 具有 5% FEC 的 S 全电池，其中 Na 2 S@CP 正极与 3DCC 的质量比分别为 1:1、2:1 和 4:1。