蒋凯/金阳/孙彬Adv. Sci.：三维互穿合金钠负极实现高面容量无枝晶钠金属电池

钠负极形成均匀电沉积的倾向与电极表面的性质和钠离子通量的调节以及电场分布有关，这对于高面容量钠金属电池（SMBs）至关重要。

华中科技大学蒋凯、郑州大学金阳、孙彬等通过简单的合金反应制备了一种具有三维互穿网络和多孔结构的新型金属钠/钠锡合金箔负极（Na/NaSn）。

图1 材料合成及理化性质

三维合金网络不仅可以为钠的快速扩散提供互穿通道，并为钠沉积的高面容量提供稳定的骨架，而且其多孔结构有利于容纳钠沉积过程中的体积膨胀和调节钠离子通量。

此外，由于良好的钠亲和力，Na₁₅Sn₄可以降低钠成核势垒以降低沉积电位，而且Na₁₅Sn₄和钠之间的辅助电位差可以产生额外的驱动力来调节钠离子通量以实现均匀的钠沉积。

图2 钠沉积/剥离的电化学表征

受益于上述优势，所制备的Na/NaSn电极可以在高面容量下实现出色的沉积/剥离可逆性（在4 mAh cm^-2，1 mA cm^-2时循环1600小时）、快速电化学动力学（4 mAh cm^-2，4 mA cm^-2 时，循环500小时）。

此外，Na/NaSn|NVP全电池在1 C的电流密度下可稳定运行90次，容量保持率为95%，并显示出优异的倍率性能。这项工作提供了一种新的策略，可以轻松设计具有高面容量和优异倍率性能的金属钠负极，从而为储能提供潜在的应用。

图3 Na₁₅Sn₄电极上的钠沉积机理探索

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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蒋凯/金阳/孙彬Adv. Sci.：三维互穿合金钠负极实现高面容量无枝晶钠金属电池

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