Fabricating Na/In/C Composite Anode with Natrophilic Na–In Alloy Enables Superior Na Ion Deposition in the EC/PC Electrolyte

材料科学 阳极 碳酸乙烯酯 电解质 电极 合金 碳酸丙烯酯 阴极 化学工程 金属 电化学 复合数 无机化学 化学 冶金 复合材料 物理化学 工程类
作者
Hui Wang,Yan Wu,Ye Wang,Tingting Xu,Dezhi Kong,Yang Jiang,Di Wu,Yongbing Tang,Xinjian Li,Chun‐Sing Lee
出处
期刊:Nano-micro Letters [Springer Nature]
卷期号:14 (1) 被引量:15
标识
DOI:10.1007/s40820-021-00756-7
摘要

In conventional ethylene carbonate (EC)/propylene carbonate (PC) electrolyte, sodium metal reacts spontaneously and deleteriously with solvent molecules. This significantly limits the practical feasibility of high-voltage sodium metal batteries based on Na metal chemistry. Herein, we present a sodium metal alloy strategy via introducing NaIn and Na2In phases in a Na/In/C composite, aiming at boosting Na ion deposition stability in the common EC/PC electrolyte. Symmetric cells with Na/In/C electrodes achieve an impressive long-term cycling capability at 1 mA cm-2 (> 870 h) and 5 mA cm-2 (> 560 h), respectively, with a capacity of 1 mAh cm-2. In situ optical microscopy clearly unravels a stable Na ion dynamic deposition process on the Na/In/C composite electrode surface, attributing to a dendrite-free and smooth morphology. Furthermore, theoretical simulations reveal intrinsic mechanism for the reversible Na ion deposition behavior with the composite Na/In/C electrode. Upon pairing with a high-voltage NaVPOF cathode, Na/In/C anode illustrates a better suitability in SMBs. This work promises an alternative alloying strategy for enhancing Na metal interfacial stability in the common EC/PC electrolyte for their future applications.
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