无负极钠电池（AFSBs）作为下一代高能量密度且具备优异成本效益的储能系统展现出巨大潜力。然而，不可控的钠枝晶生长及由此加剧的副反应导致的电解质损耗严重制约了其循环稳定性。本研究通过采用具有高表面能(100)晶面择优取向生长的单晶铜基底（标记为Cu(100)）并大幅消除晶界，成功实现了无枝晶钠沉积。单晶Cu(100)基底通过降低钠异相成核吉布斯自由能并均匀化钠+通过诱导弗兰克-范德默维模式钠沉积实现通量调控，从而获得稳定的循环性能。结果显示，Na||Cu(100)非对称电池表现出99.82%的库仑效率（CE），而Cu(100)@Na||Cu(100)@Na对称电池在0.5 mA cm−2/0.5 mAh cm−2条件下可稳定循环超过1200小时。采用Cu(100)||Na3(PO2的无负极电池实现了超过200次循环的稳定性能，容量保持率达91.8%，并展现出302.5 Wh kg的高能量密度4)3值得注意的是，这种安时级的AFSB展现出稳定的循环性能，并实现了163.5 Wh kg<sup>-1</sup>的高能量密度。−1基于电池总质量。本研究通过基底晶面工程调控钠沉积的热力学与动力学行为，为获得无枝晶沉积以提升循环稳定性、推动高能量密度AFSBs的实际应用提供了新见解。−1 based on the total mass of battery. This work regulated the thermodynamic and kinetic behaviors of Na deposition through substrate facet engineering, providing novel insights into achieving dendrite-free deposition to enhance cycle stability and facilitate the practical deployment of high energy density AFSBs.
图文摘要
单晶Cu(100)衬底表现出低Δ值Ghet通量，结合其高表面能特性，促进了致密成核与逐层Frank-van der Merwe模式钠沉积，为高能量密度无负极钠电池提供了理想条件。 flux, and high surface energy, facilitating dense nucleation and layer-by-layer Frank-van der Merwe Na deposition mode for high energy density AFSBs.+
