Liquid Metal Mediated Heterostructure Fluoride Solid Electrolytes of High Conductivity and Air Stability for Sustainable Na Metal Batteries

材料科学 电解质 金属 电导率 氟化物 电化学 快离子导体 电化学窗口 化学工程 无机化学 离子电导率 冶金 电极 化学 物理化学 工程类
作者
Qijie Yu,Jiulin Hu,Xianhui Nie,Yuhan Zeng,Chilin Li
出处
期刊:ACS Nano [American Chemical Society]
被引量:9
标识
DOI:10.1021/acsnano.3c12256
摘要

Fluoride-based solid electrolytes (SEs) have emerged as a promising component for high-energy-density rechargeable solid-state batteries (SSBs) in view of their wide electrochemical window, high air stability, and interface compatibility, but they still face the challenge of low ion conductivity and the lack of a desired structure for sodium metal SSBs. Here, we report a sodium-rich heterostructure fluoride SE, Na3GaF6–Ga2O3–NaCl (NGFOC-G), synthesized via in situ oxidation of liquid metal gallium and in situ chlorination using low-melting GaCl3. The distinctive features of NGFOC-G include single-crystal Na3GaF6 domains within an open-framework structure, composite interface decoration of Ga2O3 and NaCl with a concentration gradient, exceptional air stability, and high electrochemical oxidation stability. By leveraging the penetration of gallium at NaF grain boundaries and the in situ self-oxidation to form Ga2O3 nanodomains, the solid-phase reaction kinetics of NaF and GaF3 is activated for facilitating the synthesis of main component Na3GaF6. The introduction of a small amount of a chlorine source during synthesis further softens and modifies the boundaries of Na3GaF6 along with Ga2O3. Benefiting from the enhanced interface ion transport, the optimized NGFOC-G exhibits an ionic conductivity up to 10–4 S/cm at 40 °C, which is the highest level reported among fluoride-based sodium-ion SEs. This SE demonstrates a "self-protection" mechanism, where the formation of a high Young's modulus transition layer rich in NaF and Na2O under electrochemical driving prevents the dendrite growth of sodium metal. The corresponding Na/Na symmetric cells show minimal voltage hysteresis and stable cycling performance for at least 1000 h. The Na/NGFOC-G/Na3V2(PO4)3 cell demonstrates stable capacity release around 100 mAh/g at room temperature. The Na/NGFOC-G/FeF3 cell delivers a high capacity of 461 mAh/g with an excellent stability of conversion reaction cycling.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
PDF的下载单位、IP信息已删除 (2025-6-4)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
斯文的傲珊完成签到,获得积分10
1秒前
蛋仔发布了新的文献求助10
5秒前
江维维豆奶完成签到 ,获得积分10
6秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
9秒前
Ayn完成签到 ,获得积分10
10秒前
小土豆完成签到 ,获得积分10
10秒前
linger完成签到 ,获得积分10
11秒前
清脆的靖仇完成签到,获得积分10
12秒前
Cold-Drink-Shop完成签到,获得积分10
15秒前
小事完成签到 ,获得积分10
16秒前
16秒前
蛋妮完成签到 ,获得积分10
18秒前
单薄广山完成签到,获得积分10
18秒前
狼来了aas完成签到,获得积分10
24秒前
南滨完成签到 ,获得积分10
28秒前
穿山的百足公主完成签到 ,获得积分10
29秒前
星辰大海完成签到 ,获得积分10
38秒前
糟糕的翅膀完成签到,获得积分10
38秒前
believe完成签到,获得积分10
41秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
52秒前
开放访天完成签到 ,获得积分0
52秒前
55秒前
ff完成签到,获得积分10
59秒前
科研通AI5应助科研通管家采纳,获得30
1分钟前
麦田麦兜完成签到,获得积分10
1分钟前
monster完成签到 ,获得积分10
1分钟前
陈豆豆完成签到 ,获得积分10
1分钟前
您好刘皇叔完成签到,获得积分0
1分钟前
123应助Gemi采纳,获得10
1分钟前
老六完成签到 ,获得积分10
1分钟前
SciGPT应助蛋仔采纳,获得10
1分钟前
负责的汉堡完成签到 ,获得积分10
1分钟前
ynwa完成签到 ,获得积分10
1分钟前
干净映阳完成签到 ,获得积分10
1分钟前
Lexi完成签到 ,获得积分10
1分钟前
六等于三二一完成签到 ,获得积分10
1分钟前
柔弱翎完成签到 ,获得积分10
1分钟前
lisa完成签到 ,获得积分10
1分钟前
1分钟前
LV完成签到 ,获得积分10
1分钟前
高分求助中
The Mother of All Tableaux Order, Equivalence, and Geometry in the Large-scale Structure of Optimality Theory 2400
Ophthalmic Equipment Market by Devices(surgical: vitreorentinal,IOLs,OVDs,contact lens,RGP lens,backflush,diagnostic&monitoring:OCT,actorefractor,keratometer,tonometer,ophthalmoscpe,OVD), End User,Buying Criteria-Global Forecast to2029 2000
A new approach to the extrapolation of accelerated life test data 1000
Cognitive Neuroscience: The Biology of the Mind (Sixth Edition) 1000
Optimal Transport: A Comprehensive Introduction to Modeling, Analysis, Simulation, Applications 800
Official Methods of Analysis of AOAC INTERNATIONAL 600
ACSM’s Guidelines for Exercise Testing and Prescription, 12th edition 588
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 生物化学 物理 内科学 纳米技术 计算机科学 化学工程 复合材料 遗传学 基因 物理化学 催化作用 冶金 细胞生物学 免疫学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3960155
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 3506291
关于积分的说明 11128841
捐赠科研通 3238457
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1789736
邀请新用户注册赠送积分活动 871870
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 803095