吴忠帅/余彦/叶茂Nat. Commun.：聚巴胺/多层石墨烯涂层实现钠金属稳定循环

钠金属电池被认为是最有前途的低成本高能量密度电化学储能系统之一，然而不利的钠金属沉积和有限的电池循环寿命阻碍了该电池系统的大规模应用。

在此，中科院大连化物所吴忠帅研究员、叶茂研究员及中科大余彦教授等人开发了具有可定义孔径和薄片厚度的2D介孔聚多巴胺-石墨烯 (mPG) 异质结构，用于稳定、高容量的Na金属负极。

采用自支撑氧化石墨烯（GO）2D基底和可变介孔SiO₂纳米球模板，成功地合成了孔径可调（7、12、22 nm）、片厚度可调（14、20、28 nm），且具有高比表面积（SSA, 144、157、114 m² g^-1）的2D夹心状MPG异质结构。

图1. mPG-12@PP隔膜的表征和性能

由于亲钠的聚多巴胺表面、有缺陷的石墨烯层、均匀的介孔结构和高SSA，2D mPG异质结构被用作聚丙烯隔膜（PP）涂层，使Na金属负极的库仑效率>99.5%，在1 mA cm^-2和1 mAh cm^-2下可以稳定循环约2000 h，在25 mA cm^-2下实现了25 mAh cm^-2的倍率性能。

通过与碳涂层的Na₃V₂(PO₄)₃（NVP@C）正极相结合，MPG基Na||NVP@C全电池表现出稳定的循环性能，500次循环后容量保持率达90%，在30 C（1 C=117.6 mA g^-1）时的倍率容量为75 mAh g^-1。该策略为设计2D介孔聚合物材料用于下一代安全、可充电的钠金属电池铺平了新的途径。

图2. Na ||NVP@C全电池的电化学性能

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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吴忠帅/余彦/叶茂Nat. Commun.：聚巴胺/多层石墨烯涂层实现钠金属稳定循环

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