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鈉金屬電池被認為是最有前途的低成本高能量密度電化學儲能系統之一，然而不利的鈉金屬沉積和有限的電池循環壽命阻礙了該電池系統的大規模應用。

在此，中科院大連化物所吳忠帥研究員、葉茂研究員及中科大余彥教授等人開發了具有可定義孔徑和薄片厚度的2D介孔聚多巴胺-石墨烯 (mPG) 異質結構，用于穩定、高容量的Na金屬負極。

采用自支撐氧化石墨烯（GO）2D基底和可變介孔SiO₂納米球模板，成功地合成了孔徑可調（7、12、22 nm）、片厚度可調（14、20、28 nm），且具有高比表面積（SSA, 144、157、114 m² g^-1）的2D夾心狀MPG異質結構。

圖1. mPG-12@PP隔膜的表征和性能

由于親鈉的聚多巴胺表面、有缺陷的石墨烯層、均勻的介孔結構和高SSA，2D mPG異質結構被用作聚丙烯隔膜（PP）涂層，使Na金屬負極的庫侖效率>99.5%，在1 mA cm^-2和1 mAh cm^-2下可以穩定循環約2000 h，在25 mA?cm^-2下實現了25 mAh cm^-2的倍率性能。

通過與碳涂層的Na₃V₂(PO₄)₃（NVP@C）正極相結合，MPG基Na||NVP@C全電池表現出穩定的循環性能，500次循環后容量保持率達90%，在30 C（1 C=117.6 mA g^-1）時的倍率容量為75 mAh g^-1。該策略為設計2D介孔聚合物材料用于下一代安全、可充電的鈉金屬電池鋪平了新的途徑。

圖2. ?Na?||NVP@C全電池的電化學性能

Achieving stable Na metal cycling via polydopamine/multilayer graphene coating of a polypropylene separator, Nature Communications 2021. DOI: 10.1038/s41467-021-26032-1

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吳忠帥/余彥/葉茂Nat. Commun.：聚巴胺/多層石墨烯涂層實現鈉金屬穩定循環

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