Estruturas porosas fluoradas possibilitam baterias de sódio metálico sem ânodo robustas

As baterias de sódio metálico possuem grande potencial para tecnologia de armazenamento de energia densa e de baixo custo, mas são severamente impedidas pelo problema catastrófico de dendritos. Estratégias de ponta, incluindo o design de interface de semeadura/acolhimento sodiofílico, demonstram grande sucesso na supressão de dendritos, ao passo que negligenciam o consumo inevitável de Na+ na interface antes do revestimento, o que resulta em uso excessivo de Na, redução da voltagem de saída e, em última instância, diminuição da densidade de energia. Aqui, demonstramos que uma estrutura porosa fluorada elaboradamente projetada pode simultaneamente realizar uma sodiophilicidade superior, mas com consumo negligenciável de Na+ na interface, para baterias de Na livres de dendritos e duráveis. Como elucidado por caracterizações físico-químicas e teóricas, as bordas fluoradas bem definidas nos canais porosos são responsáveis tanto por altas afinidades que garantem uma deposição uniforme quanto por baixa reatividade que proporciona uma utilização superior de Na+ para o revestimento. Assim, um aprimoramento sinérgico de desempenho é alcançado com estáveis 400 ciclos e uma relação superior de capacidade de plateau para inclinação em baterias sem ânodo. Células de bolsa prova de conceito entregam uma densidade de energia de 325 Watt-horas por quilograma e robustos 300 ciclos sob condições sem ânodo, abrindo um caminho com grande extensibilidade para a implantação prática de baterias metálicas.