鈉（N）金屬負極存在枝晶形成和可逆性差的問題，這主要是由不均勻的成核/生長和脆弱的固體電解質(zhì)界面（SEI）引起的，這阻礙了其商業(yè)應(yīng)用。

優(yōu)化成核行為或SEI特征可改善Na沉積/剝離過程，但其長期循環(huán)穩(wěn)定性仍然是一個巨大的挑戰(zhàn)，因為這些問題沒有在單個方法中得到充分優(yōu)化/解決。

在此，南方科技大學黃立民教授等人提出將雙功能冠醚添加劑（CEA）引入常規(guī)的NaPF₆-二甘醇二甲醚電解液（記為CEA-X，X為CEA的質(zhì)量百分比）以同時規(guī)避上述挑戰(zhàn)。CEA主要是指由幾個醚基組成的環(huán)狀化合物，廣泛用于檢測和回收離子，尤其是堿金屬離子。

目前，已有報道稱CEA可穩(wěn)定鋰金屬負極。作者通過實驗研究（拉曼、核磁共振、原位OM和XPS）和理論計算（DFT、MD）表明CEA在改進電極性能方面具有雙重作用：一方面，CEA與Na⁺具有很強的親和力并有效地調(diào)節(jié)去溶劑化動力學，導致均勻的Na成核/生長。

另一方面，所得的Na⁺/CEA配合物具有強路易斯酸特性，因此易于吸引陰離子從而形成富含陰離子的溶劑化鞘和富含NaF的SEI。

圖1. CEA-0/CEA-5電解液中的Na沉積形態(tài)和相應(yīng)的SEI結(jié)構(gòu)

因此，基于CEA-5電解液的Na|Cu電池在1 mA cm^-2下超過一年（對應(yīng)于4400次循環(huán)）的平均CE達到 99.95%。即使在高放電深度（75%）下，Na|Cu電池的平均CE也超過了99.95%且循環(huán)穩(wěn)定性超過3000小時，超過了以往報道的大多數(shù)工作。

同時，基于CEA-5電解液的Na|Na對稱電池在5 mAh cm^-2的高循環(huán)容量下顯示出6000小時的壽命。

此外，這種概念很容易應(yīng)用于鋅金屬電池，在N/P容量比為5:1、含CEA的條件下組裝的Zn|VS₂全電池在1 A g^-1下900次循環(huán)后具有96.9 %的高容量保持率，而未添加CEA的電池在380個循環(huán)后會出現(xiàn)快速容量衰減。總之，這項工作為通過同時調(diào)整成核行為和界面化學來構(gòu)建穩(wěn)定的金屬電池提供了機會。

圖2. CEA對鋅金屬電池穩(wěn)定性的影響

A Dual-Function Additive to Regulate Nucleation Behavior and Interfacial Chemistry for Ultra-Stable Na Metal Anodes beyond One Year, Advanced Functional Materials 2022. DOI: 10.1002/adfm.202210206