一、研究背景：
钠电池由于其丰富的资源和较低的成本，被认为是下一代储能设备的理想选择。固态钠电池具有能量密度高、安全性能好等优点，但在实际应用中却面临诸多挑战，尤其是钠金属负极与固体电解质的之间固-固界面阻抗问题，会严重影响电池的循环寿命和倍率性能。
近日，北京理工大学材料学院金海波教授课题组基于压电效应，分别构建了AlN和ZnO界面层，这种界面层可以平衡电池内部的电场，抑制电子积累，从而达到抑制钠金属枝晶生长和改善钠沉积/解离循环稳定性的目的（图1）。相关研究成果发表在Advanced Materials上。北京理工大学材料学院2020级博士生倪青为第一作者，王成志预聘助理教授、赵永杰副教授和金海波教授为论文共同通讯作者。
研究团队在NZSP电解质表面沉积了两种典型的钨青铜型压电材料AlN和ZnO作为界面层。在30℃和0℃测试条件下，ZnO层修饰的固态对称电池的界面电阻分别低至91和239 Ω cm²，表现出明显的低界面电阻行为。此外，该电池在0℃和30℃下分别实现了850小时和4900小时的稳定钠金属沉积/解离循环（图2）。进一步，研究团队测试了Na2MnFe(CN)6作为正极、ZnO层修饰Na3Zr2Si2PO12（ZnO-NZSP）作为固体电解质、钠金属箔作为负极的电池体系，性能实验结果表明，使用ZnO作为界面层的电池在0℃和30℃时均表现出良好的倍率性能和循环稳定性。在0.15-2.5C的充放电速率下，电池均能保持稳定的放电容量。在0.5C的充放电速率下，电池在0℃环境下的初始放电容量为88.5mAh/g，经过500次循环后，容量保持率为70.6%（图3）。
图2. 全固态对称电池性能。
图3. 固态全电池的性能。
这项研究不仅为固态钠电池的设计和优化提供了新的思路，也可拓展和促进固态钠电池在低温环境下的应用。
