High-Performance Sodium Metal Batteries with Sodium–Bismuth Alloy Anode

过电位 电解质 阳极 材料科学 法拉第效率 合金 无机化学 电极 化学工程 碳酸钠 冶金 电化学 化学 物理化学 工程类
作者
Guopeng Yang,Nianwu Li,Chunwen Sun
出处
期刊:ACS applied energy materials [American Chemical Society]
卷期号:3 (12): 12607-12612 被引量:34
标识
DOI:10.1021/acsaem.0c02510
摘要

For the application of sodium batteries, one challenge is the irregular deposition and dendrite growth during the cycling process. Herein, we report that spontaneous alloying reactions can occur by the mechanical mixing and pressing processes of the sodium metal and semimetal bismuth powder, which can regulate the deposition of sodium ions. The improvement of the surface tension and affinity to sodium ions of the metal electrode can inhibit the dendrite growth. The alloy anode can be used not only in carbonate-based electrolytes but also in the flame-retardant electrolyte. We demonstrate that the Na–Bi alloy electrode in a carbonate electrolyte keeps stable cyclability with a much lower overpotential of 20 mV for more than 1200 h. The voltage hysteresis can be effectively reduced by using the Na–Bi alloy anode. The Na3V2(PO4)3 electrode with a flame-retardant electrolyte shows a Coulombic efficiency of 99.9% at 585 mA g–1 during long cycles. It still shows an impressive capacity retention of 95%.
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