温珍海/詹红兵InfoMat：Na-Te电池，1000次循环每圈衰减0.0062%！

钠碲（Na-Te）电池由于其高理论容量和丰富的钠源而被认为是一种有前景的电池技术，但其实际应用面临着如何缓解Na负极不可控枝晶生长和Te正极聚碲化合物穿梭效应等关键问题的艰巨挑战。

为此，中科院福建物构所温珍海研究员、福州大学詹红兵教授等人精心设计制备了一种具有三维（3D）分层多孔碳负载CeO₂量子点的微球骨架纳米杂化物（CeO₂-QDs/HPC），并将其作为Na-Te电池的Na负极和Te正极的双功能主体。首先，作者通过在SiO₂纳米球表面上快速聚合六氯环磷腈和4,4′-磺酰基二苯酚制备SiO₂@聚合物微球，随后热解去除SiO₂纳米球产生了分层互连的多孔碳微球（HPC）。之后，将CeO₂-QDs均匀固定在HPC表面得到CeO₂-QDs/HPC。

结合DFT计算的系统研究表明，CeO₂-QDs/HPC不仅作为正极主体时提供了有利的结构和丰富的电催化位点，从而促进Te和Na_xTe之间的相互转化。同时，该杂化物作为负极主体时还由于其亲钠特性抑制了电镀/沉积过程中的枝晶生长。

图1. CeO₂-QDs/HPC的合成过程和结构表征

进一步，作者将Te/CeO₂-QDs/HPC正极和Na/CeO₂-QDs/HPC负极配对形成 Na-Te全电池，即Te/CeO₂-QDs/HPC||Na/CeO₂-QDs/HPC。电化学测试表明，该全电池表现出优异的高容量（392 mAh g^-1@0.2 C）、倍率性能（285 mAh g^-1@10 C、255 mAh g^-1@20 C）及长循环稳定性（10 C下1000次循环后仍保持260 mAh g^-1的稳定可逆容量且每循环衰减率仅为0.0062%）。

甚至，作者组装的Te/CeO₂-QDs/HPC||Na/CeO₂-QDs/HPC软包电池也可运行超过60个循环，并在 0.5 C时提供192 Wh kg^-1的能量密度。作为概念验证演示，使用由两个软包电池组成的串联电池可点亮由43个LED组成的“NaTe”标志。总之，这种双功能的活性电极材料主体设计为高性能Na-Te电池的发展提供了新的思路和方向。

图2. Te/CeO₂-QDs/HPC||Na/CeO₂-QDs/HPC的电化学性能

CeO₂ quantum-dots engineering 3D carbon architectures toward dendrite-free Na anode and reversible Te cathode for high-performance Na-Te batteries, InfoMat 2022. DOI: 10.1002/inf2.12343

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