钠离子电池（SIBs）凭借其丰富的钠资源储备和显著的成本优势，正逐步成为大规模储能应用中替代锂离子电池（LIBs）的理想候选体系。其中，基于硬碳（HC）负极的固态钠离子电池（SSIB）兼具优异的本征安全性与成本效益，在大规模储能领域展现出巨大的应用潜力。然而，该体系的发展仍受限于较大的界面阻抗以及固-固电极接触界面处缓慢的钠离子传输动力学，制约了其电化学性能的充分发挥。
因此，洪振生课题组提出了一种以电化学预钠化技术策略来提升硬碳基固态钠离子电池性能，该技术可在硬碳阳极上原位形成一层薄而均匀、富含无机物（NaF/Na2O）的电解质界面（SEI），这种优化后的SEI层为电解质-电极界面提供了稳定且良好的接触，有效降低了电荷转移电阻，在聚合物基固态电解质中实现了稳固的钠离子传输。本研究首次通过原位X射线衍射技术，在无外加压力条件下观察到钠离子在固态电解质中于硬碳负极中的可逆嵌入与脱出过程，从机理层面验证了预钠化对电极反应动力学的改善机制。电化学测试结果表经预钠化后的硬碳固态半电池表现出275.2 mAh·g-1的可逆容量，并且在0.1 C电流下经过100次循环后仍保持90.9 %的容量保留率。此外，预钠化后的硬碳固态全电池使用 Na3V2(PO4)3阴极构建而成，可在0.1 C电流下实现106.9 mAh·g-1的高容量，并且具有良好的循环稳定性。该研究为开发高安全、低成本和低外压的实用化固态钠离子电池提供了可行策略。
研究成果以“Presodiated Hard Carbon Anode with an Inorganic-Rich Interphase for Solid-State Sodium Batteries”发表于能源领域国际著名学术期刊ACS Energy Letters。福建师范大学为第一完成单位，我校博士研究生赵思、硕士生李宇航为共同第一作者，福建师范大学洪振生教授为唯一通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金、福建省“雏鹰计划”青年拔尖人才、福建省自然科学基金和福建师范大学碳中和研究院开放基金等多方资助。
全文链接：https://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/acsenergylett.5c03584?ref=article_openPDF
（物理与能源学院）