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钠电池能量密度“救星”——钠金属负极2

 

4、钠金属负极枝晶生长机理介绍:现有对钠金属负极枝晶生长的解释是基于顺序生长机制(图2)。在初始阶段,由于钠的高反应性和无限的体积膨胀,导致SEI层的不稳定,而SEI层的不稳定会导致不均匀的钠沉积。此外,缺乏柔韧性导致SEI层在沉积钠过程中无法限制体积膨胀,导致SEI层形成裂缝。在这些裂缝中钠离子通量会逐渐增大,导致在后续过程中钠不均匀沉积,因为这些裂缝中钠离子的成核势垒增强。因此,在后续钠沉积过程中,钠枝晶从裂缝中大量生长。而在下一步剥离钠过程中,由于枝晶的底部容易被溶解,导致钠枝晶从负极体中剥离出来。由于失去电接触,这些剥落的枝晶变成“死”钠。同时,钠在剥离过程中其体积收缩会导致SEI层出现更多裂缝,导致整个循环过程中出现更多的钠枝晶。Na+/Na的重复沉积/剥离导致“死”钠的积累,进而导致电解质的耗尽,进一步导致较差的循环稳定性。需要指出的是,上述情况的某些方面确实是正确的,但实际上钠枝晶生长可能不需要几何形状不均匀的金属表面。SEI层本质上是异质的,是多种有机相和无机相的复合物,随着循环和时间的变化而变化。SEI层的实际物理和化学异质性应该会促进金属钠在一定条件下的优先生长。考虑到通常密集分布的钠枝晶,可以想象各种SEI层异质性在促进非各向同性生长方面非常有效。该过程是一种自我放大,因为已知的苔藓状枝晶生长是伴随着SEI层加速形成的。Na枝晶生长和Li枝晶生长有区别,Na的枝晶生长发生在底部(“根部”)。这可以通过观察枝晶的形态加以判断。总体来说,由于金属钠具有更强的反应活性以及较弱的力学性能,钠枝晶的挑战相比于研究较多的锂枝晶更为严峻。目前,对于钠枝晶的生长机理仍需做进一步的探索。

 

发布时间:2024/3/24 6:16:39 查看:124次

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