原位形成Na─Sn合金/Na2S界面层助力实现稳定的固态钠电池

固态钠电池凭借高能量密度、高安全性的优势，成为储能领域重点研发方向，NASICON 型钠基固态电解质（NZZP）更是凭借出色的离子传导能力与稳定性成为主流选择。但这类电解质表面粗糙，易形成钝化层，会造成其与金属钠负极接触不良、界面阻抗升高，还会催生钠枝晶生长，大幅缩短电池寿命，同时临界电流密度偏低也限制了电池的工况适配能力，这一系列难题长期制约着该类固态钠电池的落地应用。

针对以上问题，中科院宁波材料所联合西湖大学、浙江大学组建科研团队，创新研发出Sn/NaF 双功能界面修饰层技术，并将相关成果发表于《Advanced Energy Materials》期刊。团队采用磁控溅射工艺，在 NZZP 电解质表面依次制备 NaF 层与 Sn 层，构建出一体化复合界面结构，借助两种材料的特性形成协同效应，从根源上优化界面性能。

两种功能层分工明确、优势互补。其中 NaF 带隙达到 6.1 eV，具备优异的电子绝缘能力，可大幅提升电子迁移势垒，有效阻挡电子传输，从源头抑制钠枝晶生成；表层的金属 Sn 会与金属钠发生自发合金化反应，原位生成 NaₓSn 合金。该合金导电性强、钠离子迁移速度快，且与金属钠界面能低至 14.05 meV Å⁻²，能够显著改善界面润湿性，保障钠离子均匀沉积，进一步提升离子传输效率。

性能测试结果充分验证了该技术的有效性。在 60℃环境下，优化后的电解质临界电流密度从原先 2.7 mA cm⁻² 提升至 11.6 mA cm⁻²，提升幅度超三倍。基于该界面层打造的对称电池，在 3 mA cm⁻² 电流密度下可稳定循环 1400 小时，过电位仅 35 mV，即便提升至 5 mA cm⁻² 的高电流工况，也能持续运行 200 小时，抗高电流冲击能力突出。

研究团队进一步搭配磷酸钒钠（NVP）正极组装全固态钠电池。测试显示，电池在 0.5 C 倍率下首次放电比容量可达 92.0 mAh/g，循环 1000 圈后容量保持率仍有 88.9%。面对高倍率工况，电池表现同样亮眼：1 C、3 C 倍率下分别稳定循环 10000 次，容量保持率依次为 68.8%、67.6%；即便在室温环境中，0.5 C 倍率循环 2000 次，容量保持率也能达到 82.3%，兼顾了倍率性能与长循环稳定性。

此次 Sn/NaF 双功能界面层技术，巧妙解决了 NASICON 型固态电解质与钠负极的界面适配难题，为高性能全固态钠电池提供了可靠的改性方案，也为固态钠电池走向规模化应用扫清了关键障碍。

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