孟颖Nature Energy：无负极固态电池的设计原则！

无负极电池具有重量轻、体积小和成本低的优点，是最佳的电池结构。然而，不稳定的负极形态变化和负极-液体电解质界面反应限制了它们的应用。

在此，加州大学圣地亚哥分校孟颖、Jihyun Jang等人展示了电化学稳定的固体电解质和堆叠压力的应用，即可以通过沉积致密的金属钠来解决其界面不稳定性问题。此外，作者还发现铝制集流体能与固体电解质实现紧密的固-固接触，从而实现高面积容量和高电流密度下的高度可逆钠沉积和剥离。作者还展示了一种无钠负极的全固态全电池，具有数百次稳定循环。该种电池架构可实现低成本、高能量密度和快充电池，为其他电池化学提供了未来发展方向。

图1. 铝颗粒与铝箔的比较

总之，该工作成功实现了无负极钠全固态电池的稳定循环且有望显著提高电池的能量密度。即通过使用颗粒化的铝集流体与硼氢化物基固态电解质相结合，得益于电化学稳定且致密的固态电解质以及10MPa堆压力的应用，实现了高达7mAh/cm-²（62μm钠）的可逆循环。使用低成本的NaCrO2作为正极，展示了无负极钠全固态全电池能够进行数百次循环。

因此，该项工作阐明了无负极固态电池设计的四个关键因素，为未来高能量全固态电池的发展提供了指导。此外，该项工作可以指导发现和实施其他无阳极电池化学，并作为钠可以与传统锂离子电池竞争并补充的示例。

图2. 无负极钠全固态全电池循环

Design principles for enabling an anode-free sodium all-solid-state battery, Nature Energy 2024 DOI: 10.1038/s41560-024-01569-9