Fluorierte poröse Rahmen ermöglichen robuste anodenlose Natrium-Metall-Batterien

Natrium-Metall-Batterien versprechen viel für energiespeichernde Technologien mit hoher Energiedichte und geringem Kosten, werden jedoch durch katastrophale Dendritenprobleme stark behindert. Moderne Strategien, einschließlich sodiophiler Aussaat/Hosting-Interphasedesign, zeigen großen Erfolg bei der Hemmung von Dendriten, während sie das unvermeidliche interphasendepletiertes Na+ vor der Abscheidung vernachlässigen, was zu übermäßigem Na-Gebrauch, reduziertem Ausgangsspannung und letztendlich verminderter Energiedichte führt. Wir zeigen hier, dass durchdacht gestaltete fluorierte poröse Rahmen gleichzeitig überlegene Sodiophilie und vernachlässigbaren interphasenkonsumierten Na+ für dendritenfreie und langlebige Na-Batterien realisieren können. Wie durch physikochemische und theoretische Charakterisierungen erläutert, sind gut definierte fluorierte Kanten an porösen Kanälen verantwortlich für sowohl hohe Affinitäten, die eine gleichmäßige Abscheidung sichern, als auch niedrige Reaktivität, die eine überlegene Na+-Nutzung für die Abscheidung ermöglicht. Dementsprechend wird eine synergetische Leistungssteigerung mit stabilen 400 Zyklen und einem überlegenen Plateau-zu-Neigungs-Kapazitätsverhältnis in anodenfreien Batterien erreicht. Proof-of-Concept-Beutelzellen liefern eine Energiedichte von 325 Wattstunden pro Kilogramm und robuste 300 Zyklen unter anodenlosen Bedingungen, was einen Weg mit großem Erweiterungspotenzial für die praktische Einführung von Metallbatterien eröffnet.