在阳极中实现Li/Na/K均匀分布的快速离子扩散对于实现无枝晶碱金属电池至关重要。扩大阳极材料层间间距的常见策略可以增强Li的体扩散,但由于Na和K的离子半径较大,因此对其效率较低。在此,厦门大学王鸣生、董全峰、Cheng Yong提出了一种普遍的策略,即通过在碳主体中引入开放的介电通道来显著提高Na/K的传质效率。
本文要点:
1) 作者利用原位透射电子显微镜发现,这种孔隙工程可以将可接触的表面积增加一个数量级,从而显著加速表面扩散。特别是,一旦介电通道被Na/K金属填充,它们就成为通过界面扩散机制进行传质的超高速通道。因此,改性的碳主体使Na/K离子在其内腔中填充,并通过快速动力学过程使其在整个电极上均匀沉积。
2) 所得的钠金属阳极在高达30mA cm−2的高电流密度下,具有稳定的无枝晶循环特性,并具有优异的速率性能。该工作有效地解决了Na/K的缓慢传输问题,以及对高性能碱金属存储多孔阳极中的传输机制提供了详细理解。
Weibin Ye et.al Superfast Mass Transport of Na/K Via Mesochannels for Dendrite-Free Metal Batteries Adv. Mater. 2023
DOI: 10.1002/adma.202210447
https://doi.org/10.1002/adma.202210447