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鈉金屬負極因其超高的比容量、低氧化還原電位以及鈉資源的豐富而受到廣泛關注。然而，其實際應用受到循環穩定性差和安全問題的阻礙，這主要是由于金屬Na的不均勻沉積和枝晶生長造成的。

在此，西南大學徐茂文教授、戚鈺若等人首次提出通過構建具有豐富缺陷和“梯度親鈉”特征的3D碳基底來調節Na沉積行為并使無枝晶的Na金屬負極成為可能。梯度親鈉結構是由碳材料的無序程度和缺陷濃度的差異引起的，其中碳球顯示隨機取向的短碳層，碳纖維顯示更發達的具有平行長碳層的石墨結構。結果，金屬鈉優先沉積在更無序的碳球上，開始時擴散到碳纖維，隨后逐漸擴展到整個電極，最終導致無枝晶的鈉沉積。

圖1. 梯度親鈉骨架結構的形成及表征

因此，所提出的親鈉結構顯示出令人印象深刻的降低成核過電位性能，即使在10 mA cm^-2時也有相當低的成核過電位，僅為11.1 mV。在重復鍍鈉/剝離的過程中也表現出極好的循環穩定性，在5 mA cm^-2時的約1500次循環中保持了99.96%的高平均庫倫效率。

此外，該結構在對稱電池（5 mA cm^-2下1000 h以上的穩定小極化電壓為12 mV）和全電池中具有很好的實用電極應用前景。這項工作為通過調整鈉的沉積行為來構建穩定的、無枝晶的鈉金屬負極提供了一種有效解決方案。

圖2. Na電鍍/剝離形態演變及機制

圖3. 該親鈉結構長期電鍍/剝離的循環穩定性

Low-Barrier, Dendrite-Free, and Stable Na Plating/Stripping Enabled by Gradient Sodiophilic Carbon Skeleton, Advanced Energy Materials 2021. DOI: 10.1002/aenm.202102497

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西南大學徐茂文/戚鈺若AEM：梯度親鈉碳骨架實現穩定無枝晶Na負極

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