钠枝晶的生长和有机阴极的溶解是阻碍钠有机电池(SOB)发展的两大挑战。 这里贾殿慈, 王兴超, 孙莹, 等, 新疆大学针对SOBS问题,提出了一种基于界面工程策略的多功能Janus隔膜(H-bn@pp@c)。 面向有机阴极的碳层充当屏障,以捕获溶解的有机物并提高其利用率。 同时,面向Na阳极的H-Bn层具有较高的导热性和机械强度,缓解了局部温度“热点”的发生,促进了富含Naf-Sei的电池的形成,从而抑制了枝晶的生长。
因此,Janus隔膜能够在3mA 2下稳定循环1000小时。 二苯并[b,i]噻吩-5,7,12,14-四酮(DTT)、苯-5,7,12,14-四酮和杯[4]醌等有机阴极与Janus隔膜一起进行隔膜,表现出较高的容量和显著的循环性能。
图1Janus隔膜对DTT阴极的影响
总之,这项工作展示了一种界面工程策略,该策略使用Janus隔膜同时抑制钠枝晶生长和SOB的有机阴极溶解。 H-Bn涂层具有良好的润湿性和导热性,促进了富Naf的Sei的形成,从而产生均匀的Na+通量,防止了Na枝晶的形成。 此外,碳涂层起到导电屏障的作用,可以有效提高电活性材料的利用率,加速动力学。
因此,Janus隔膜能够实现超过1000小时的Na Na电池的长循环寿命,并具有约14 mV的稳定过电位。 带有Janus隔膜的Na DTT电池在1 mA g 285电流下表现出500高比容量:2 mAh g 1. 此外,使用Janus分离器的另外两种有机材料(PT和C4Q)也表现出增强的容量和循环稳定性。
图2电池性能
combining janus separator and organic cathode for dendrite-free and high-performance na-organic batteries,advanced functional materials2023 doi: 10.1002/adfm.202309552