鈉金屬具有1165 mAh g^-1的高理論比容量，是鈉電池的終極負極，然而如何處理鈉沉積過程中的不均勻枝晶鈉沉積以及鈉金屬負極無限的相對尺寸變化仍然是一個挑戰。

圖1. 材料制備及表征

華中科技大學方淳、孫世雄、林亞慶等提出了一種易于制備的二維N摻雜碳納米片（N-CSs）作為鈉金屬電池（SMBs）的鈉宿主材料，以防止枝晶的形成并消除循環過程中的體積變化。

首先，實驗和理論計算表明，N-CSs的高N摻雜含量有助于降低鈉成核過電位，并引導均勻和致密的鈉金屬沉積，而不是枝晶生長。

第二，卷曲和堆疊的二維結構N-CSs提供了足夠的空間來容納沉積的鈉金屬，并消除了循環金屬鈉負極的無限的相對尺寸變化。

第三，N-CSs可以很容易地通過傳統的商業電池電極涂層設備連續加工成N-CSs/Cu電極，為大規模工業應用鋪平道路。

第四，結合非原位SEM、非原位TEM、原位光學視頻和原位XRD的結果，N-CSs/Cu電極消除了鈉金屬負極在鈉循環過程中的無限的相對尺寸變化。

圖2. 半電池性能

由于有豐富的成核點和足夠的沉積空間，N-CSs/Cu電極在2 mA cm^-2的電流密度下表現出超過1500小時的循環穩定性，具有超過99.9%的高庫侖效率和超低的成核過電位。與近年來的幾種碳基材料比較可以發現，這項工作在較大的沉積電流和容量下顯示出更出色的循環穩定性。

總體而言，零體積膨脹和無枝晶的N-CS/Cu電極為實現高性能的SMB提供了一個切實有效的電池解決方案，并刺激了未來SMB的進一步大規模利用。

圖3. NNMO基全電池性能

Ultrahigh Nitrogen Content Carbon Nanosheets for High Stable Sodium Metal Anodes. Advanced Science 2023. DOI: 10.1002/advs.202206845