Fluorinated porous frameworks enable robust anode-less sodium metal batteries

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作者
Rong Zhuang,Xiuhai Zhang,Changzhen Qu,Xiaosa Xu,Jiaying Yang,Qian Ye,Zhe Liu,Stefan Kaskel,Fei Xu,Hongqiang Wang
出处
期刊:Science Advances [American Association for the Advancement of Science]
卷期号:9 (39): eadh8060-eadh8060 被引量:152
标识
DOI:10.1126/sciadv.adh8060
摘要

Sodium metal batteries hold great promise for energy-dense and low-cost energy storage technology but are severely impeded by catastrophic dendrite issue. State-of-the-art strategies including sodiophilic seeding/hosting interphase design manifest great success on dendrite suppression, while neglecting unavoidable interphase-depleted Na+ before plating, which poses excessive Na use, sacrificed output voltage and ultimately reduced energy density. We here demonstrate that elaborate-designed fluorinated porous framework could simultaneously realize superior sodiophilicity yet negligible interphase-consumed Na+ for dendrite-free and durable Na batteries. As elucidated by physicochemical and theoretical characterizations, well-defined fluorinated edges on porous channels are responsible for both high affinities ensuring uniform deposition and low reactivity rendering superior Na+ utilization for plating. Accordingly, synergistic performance enhancement is achieved with stable 400 cycles and superior plateau to sloping capacity ratio in anode-free batteries. Proof-of-concept pouch cells deliver an energy density of 325 Watt-hours per kilogram and robust 300 cycles under anode-less condition, opening an avenue with great extendibility for the practical deployment of metal batteries.
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