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蔣凱/金陽/孫彬Adv. Sci.：三維互穿合金鈉負極實現高面容量無枝晶鈉金屬電池

鈉負極形成均勻電沉積的傾向與電極表面的性質和鈉離子通量的調節以及電場分布有關，這對于高面容量鈉金屬電池（SMBs）至關重要。

華中科技大學蔣凱、鄭州大學金陽、孫彬等通過簡單的合金反應制備了一種具有三維互穿網絡和多孔結構的新型金屬鈉/鈉錫合金箔負極（Na/NaSn）。

圖1 材料合成及理化性質

三維合金網絡不僅可以為鈉的快速擴散提供互穿通道，并為鈉沉積的高面容量提供穩定的骨架，而且其多孔結構有利于容納鈉沉積過程中的體積膨脹和調節鈉離子通量。

此外，由于良好的鈉親和力，Na₁₅Sn₄可以降低鈉成核勢壘以降低沉積電位，而且Na₁₅Sn₄和鈉之間的輔助電位差可以產生額外的驅動力來調節鈉離子通量以實現均勻的鈉沉積。

圖2 鈉沉積/剝離的電化學表征

受益于上述優勢，所制備的Na/NaSn電極可以在高面容量下實現出色的沉積/剝離可逆性（在4 mAh cm^-2，1 mA cm^-2時循環1600小時）、快速電化學動力學（4 mAh cm^-2，4 mA cm^-2 時，循環500小時）。

此外，Na/NaSn|NVP全電池在1 C的電流密度下可穩定運行90次，容量保持率為95%，并顯示出優異的倍率性能。這項工作提供了一種新的策略，可以輕松設計具有高面容量和優異倍率性能的金屬鈉負極，從而為儲能提供潛在的應用。

圖3 Na₁₅Sn₄電極上的鈉沉積機理探索

Synergistic Manipulation of Na+ Flux and Surface-Preferred Effect Enabling High-Areal-Capacity and Dendrite-Free Sodium Metal Battery. Advanced Science 2021. DOI：10.1002/advs.202103845

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