Rational Design of Cell Configurations for High-Performance Na-O<sub>2</sub> Batteries
Notice bibliographique
Résumé
Growing environmental concerns and continuously surging demand for energy have stimulated extensive interests in exploring advanced energy storage systems. Na-O 2 batteries have recently attracted an extensive amount of attention due to their high theoretical energy density, which is 6-9 folds higher than that of the conventional Li-ion batteries [1] . Moreover, the high round-trip energy efficiency, as well as the natural abundance and low cost of sodium resources make Na-O 2 batteries promising for large-scale application [2] . However, the practical application of Na-O 2 batteries has been hindered by their poor cycling performance [3] . Parasitic reactions and continuous consumption of the metallic Na anode caused by O 2 /O 2 - crossover are one of the main causes of Na-O 2 battery failure [4] . Except for the Na degradation, the implementation of metallic Na anode in Na-O 2 battery is associated with dendrite formation [5] . To address these issues, we successfully designed novel Na-O 2 cell configurations. Firstly, a novel Na-O 2 cell using electrically connected carbon paper (CP) with Na metal as a protected anode is developed. The CP demonstrates great effectiveness in addressing the fatal issue of cell short circuit by facilitating the dense Na deposition within the 3D CP skeleton. On the other hand, the CP acts as a protective layer to alleviate the Na corrosion caused by O 2 /O 2 - crossover. Consequently, a significantly enhanced Na-O 2 cell cycling performance with a low charge overpotential can be achieved. Since the diffusion of O 2 /O 2 - from the cathode to anode mainly through the electrolyte, and a physical barrier to retain the O 2 /O 2 - on the cathode side would also be effective. Therefore, for the first time, we successfully developed a hybrid solid-electrolyte Na-O 2 battery based on solid-state electrolyte (SSE) and a protected Na anode. The dense structure of SSE effectively suppressed the O 2 /O 2 - crossing over, which simultaneously mitigate the Na corrosion and decrease the reversible capacity loss. More importantly, the SSE is chemical stable against the O 2 - radical, benefiting to achieving high-performance Na-O 2 batteries with high capacities and long cycle lives. In conclusion, the importance of addressing issues of Na dendrite growth and O 2 /O 2 - crossover were presented. Although more future work is needed to make Na-O 2 battery system commercially viable, the strategies developed here provide guidance to achieve Na-O 2 cells with longer lifespans and better cycling performance. Reference [1] H. Yadegari, et al., Advanced Materials, 28 (2016) 7065-7093. [2] X. Li, et al. Carbon Energy, 2019, 1:141-164. [3] X. Lin, et al. Chemistry of Materials, 2020, 32, 7, 3018-3027. [4] S. Wu, et al. Advanced Functional Materials, 2018, 28, 1706374. [5] X. Bi, et al., Chemical Communications, 51 (2015) 7665-7668.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,003 | 0,001 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».