最近，基於鈉（鉀）的電池越來越受到人們的關注，並被認為是低成本和智慧電網儲能的有前景候選產品。在基於 Na（K）的電池陽極候選者中，Na（K）金屬具有很高的吸引力，因為其性質豐富：高理論容量、低氧化還原電位接近鋰。此外，Na （K） 金屬陽極可以消除輔助電流收集器的利用率，從而提高全電池的能量密度。然而，由於不穩定的固體電解質相交（SEI）現象，導致無法控制的樹突生長以及迴圈過程中的低庫洛姆奇遠性阻礙了其應用。

來自中科大的餘彥教授和廣東工業大學芮先宏教授團隊透過簡單的紅磷預處理方法，在表面引入一種原位性Na3P層，製備了高效能的Na陽極。SEI層具有較高的離子電導率、高的楊氏模量、調節離子的均勻沉積和防止樹突生長的特性。相關論文以題為Red Phosphorous-Derived Protective Layers with High Ionic Conductivity and Mechanical Strength on Dendrite-Free Sodium and Potassium Metal Anodes發表在Adv. Energy Mater。

論文連結：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/aenm.202003381

從這些優點中得到的Na||Na結構具有出色的電化學效能（1.0 mA cm^-2、1.0 mAh cm^-2 時為 780 個小時）。當組裝成帶 Na3V2（PO4）3 陰極的電池時，Na 金屬電池在 15 C 下具有400 個迴圈的長壽命，在 30 C 時具有 ≈53.2 mAh g^-1的高容量。此外，紅磷預處理方法可應用於鉀金屬陽極之中。在鉀中也實現了出色的效能，K||K電池形成KxPy保護層（0.5 mA cm^-2，0.5 mAh cm^-2條件下為550個小時）。磷的衍生保護方法也可以擴充套件到高功率密度和高能量密度的固態鹼金屬電池。

圖1| a） Na3P 保護層在調節 Na+ 電鍍/剝離上的示意圖。b） XRD圖。c） 陽極的頂檢視NA3P@NA形態。

圖2| a） Na^ + 透過 SEI 層傳播的 E_a， b） Tafel 點， c） Na3p 晶體結構的示意圖

圖3.對稱 Na 的電化學效能Na||Na和Na3P@Na||Na3P@Na電池示意圖

圖4.Na+沉積的原位光學觀測

圖5| Na的電化學Na||NVP 和 Na3P@Na||NVP 電池示意圖

總之，本文設計了具有高楊氏模量和高離子傳導的原位SEI層，使用簡單且有前途的紅磷預處理方法，為Na和K金屬提供高離子傳導性。獲得的Na3P和KxPy層抑制了Na/K樹突的生長，這表明對稱電池和全電池的電化學效能得到改善：1） 低極化；2） 長週期壽命。這些出色的能力歸功於磷保護層的高楊氏模量，這可以阻止樹突生長。（文：SSC）