各向同性MOF塗層減少了不良反應，提高了固態鈉電池的穩定性。

近年來，能源工程師一直在嘗試開發新型、可靠的電池，這些電池可以存儲更多能量，並允許電子設備在需要充電之前運行更長時間。這些新開發的電池中最有前途的是固態電池，它含有固體電解質而不是液體電解質。

與當今廣泛使用的濕電池相比，固態電池可以具有更高的能量密度（即可以存儲更多的能量）和更長的使用壽命。然而，由於高壓陰極（即正極）和固體電解質之間發生不必要的化學反應，許多此類電池被發現不穩定，隨著時間的推移，這會加速電池性能的惡化。

這些不需要的副反應在鈉離子（Na⁺）使用Na的固態電池⁺ 用於儲存和釋放電能的離子。這是因為，儘管鈉比鋰更豐富、更便宜，但鈉離子電池本質上比鋰離子電池更具化學活性。

中國科學院的研究人員最近提出了一種有前途的策略，通過最大限度地減少底層陰極和固體電解質之間的副反應來提高鈉基固態電池的耐用性和性能。文件中概述了這一策略 發表 V 自然能源需要在高壓陰極表面生長一層緻密的金屬有機框架（MOF），這可以防止它們與固體電解質相互作用。

“高壓陰極和電解質之間的不良反應仍然是固態電池發展的關鍵障礙，特別是對於鈉離子系統，因為其鈉含量較高。⁺/關於氧化還原電位，”劉遠、毛慧贊和他們的同事在論文中寫道。

“儘管最近付出了巨大的努力，但在 4.2 V 的截止電壓下實現了長壽命（與 Na⁺/在）。我們開發了室溫下的各向同性外延生長，以在Na上實現相對均勻和緻密的金屬有機骨架外延層。₃在₂關於₂（經過₄）₂F 面。 ”

為了評估其方法的潛力，研究人員使用一種稱為室溫下各向同性外延生長的工藝在 Na₃V2O2(PO4)2F 陰極上生長了均勻的 MOF 塗層。然後，他們將這種塗層電極與基於聚合物聚環氧乙烷的固體電解質結合起來，製造出一種固態電池。

作者寫道：“儘管使用聚環氧乙烷（一種典型的醚基固體聚合物電解質），但各向同性層陰極在 4.2 V 截止電壓下表現出改善的循環性能（1500 次循環後仍保留高達原始容量的 77.9%）。”

“通過結合實驗測量和理論分析，明確了決定各向同性外延生長行為的關鍵因素。此外，我們正在開發一種專有的高靈敏度表徵方法，即線性掃描原位伏安法與氣相色譜-質譜聯用，以闡明聚環氧乙烷在Na上的降解機制。₃在₂關於₂（經過₄）₂F 表面並揭示了各向同性層優異的電化學穩定性。 ”

在最初的測試中，發現基於塗層正極材料的固態電池性能非常好，正極和電解質之間的不良反應明顯減少。有趣的是，他們使用的策略可以應用於其他陰極和不同成分的電池。

其他研究人員可能很快就能從這項研究中獲得靈感，並使用類似的策略來穩定其他鈉基固態電池。未來，劉、毛和他們的同事開發的各向同性外延方法最終可以促進大規模製造堅固可靠的高能量密度固態電池。

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