钠金属是可充电钠离子电池有吸引力的负极材料，但是，钠枝晶的生长会引起钠离子电池严重的安全问题。随着对固体电解质中间相（SEI）的改进，通过对电极进行工程设计可有效抑制钠枝晶生长。然而，迄今为止，对于钠金属在纳米尺度上的生长机制的了解仍然有限。近日劳伦斯·伯克利国家实验室Haimei Zheng和斯坦福大学，SLAC国家加速器实验室崔屹等人报告了一个原位电极在不同表面粗糙度（例如，平坦或急剧曲率）的电化学液体TEM电池中钠电沉积的研究。

文章要点：

1）研究人员开发了电化学液体TEM电池，其中电极的表面粗糙度不同。使用具有25 nm厚的低应力氮化硅膜的Si晶片作为成像膜来制造电化学液体电池。制备的自包含的纳米电池单元放入定制的TEM支架中，以进行原位 TEM实验。工作电极和对电极用铝线键合，铝线与TEM支架尖端/电化学工作站相连，用于原位 TEM实验。

2）使用原位TEM进行的实时观察，揭示了钠金属电沉积的细节。在平坦的电极表面上可获得相对较大的Na晶粒（以微米为单位）。局部SEI厚度变化会影响生长速率，从而影响单个晶粒的形态。相反，小的Na晶粒（几十纳米）在电极上具有急剧曲率的点上爆炸性地生长。新形成的Na晶粒优先沉积在靠近电极的现有晶粒的底部。

3）使用基于连续介质的计算模型进行的进一步研究表明，碱金属的生长模式（例如 Na）受SEI传输性质的强烈影响。

总之，通过对钠金属沉积的直接观察与理论模型相结合，为全面了解电极粗糙度和SEI对钠电化学沉积的影响提供了见识。

Zhiyuan Zeng, et al, Electrode Roughness Dependent Electrodeposition of Sodium at the Nanoscale, Nano Energy, 2020

DOI: 10.1016/j.nanoen.2020.104721.

http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2211285520302780