Natriummetallbatterien (SMBs) haben aufgrund ihrer hohen theoretischen Kapazität (1166 mAh/g), ihres niedrigen Redoxpotentials (−2,71 V vs. SHE), ihres hohen Vorkommens an natürlichen Materialien und ihrer geringen Kosten große Aufmerksamkeit auf sich gezogen. Das Wachstum von Dendriten führt jedoch zu einer schlechten Batterieleistung und schwerwiegenden Sicherheitsproblemen, wodurch die kommerzielle Anwendung von SMBs gehemmt wird.
Um Natriummetallanoden zu stabilisieren, wurden verschiedene Verfahren entwickelt, um die Festelektrolyt-Zwischenphasenschicht (SEI) zu optimieren und das Galvanisierungs-/Stripping-Verhalten von Natrium anzupassen. Darunter sind die Entwicklung von Anoden-Wirtsmaterialien und die Zugabe von Elektrolytadditiven zum Aufbau einer Schutzschicht vielversprechende und bequeme Wege. Um das rationale Design fortschrittlicher Anodenwirte und Elektrolytadditive zu erreichen, ist das Verständnis des Wechselwirkungsprozesses zwischen Natriummetall und diesen organischen Materialien von großer Bedeutung.
Forscher um Prof. Wei Chen von der National University of Singapore, Singapur, interessieren sich für den Grenzflächenschutz von Natrium-Metall-Anoden, der für die Entwicklung von Natrium-Metall-Batterien unverzichtbar ist. Sie verknüpften auf kreative Weise In-situ-Grenzflächenforschungsmethoden mit dem Schutz von Natriummetallanoden.
Da das Batteriesystem mit verschiedenen Elektrolytzusammensetzungen und Nebenreaktionen kompliziert ist, verwendeten sie organische Moleküle als Modellsysteme, um das Forschungssystem zu vereinfachen und direkte Beweise für den Wechselwirkungsprozess zwischen Natriummetallanoden und den Elektrolytzusätzen (oder Wirten) zu liefern. Durch ihre maßgeschneiderten In-situ-UHV-XPS/UPS-Systeme entschlüsselten sie den Na-Wechselwirkungsprozess an Na/CuPc- und Na/F16CuPc-Grenzflächen, insbesondere den Effekt der Fluorierung an sodiophilen Stellen, die Einblicke in das radikale Design von fluorhaltigen Verbindungen geben Elektrolytzusätze und Wirte zum Schutz von Natriummetallanoden.
Die Arbeit mit dem Titel wurde am veröffentlicht Grenzen der Optoelektronik.
Yuan Liu et al., Sondierung von durch Fluorierung geförderten sodiophilen Stellen mit Modellsystemen von F16CuPc und CuPc, Grenzen der Optoelektronik (2022). DOI: 10.1007/s12200-022-00026-3
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