纳米人-AFM：一种可提高钠负极循环性能的自亲钠碳基质

AFM：一种可提高钠负极循环性能的自亲钠碳基质

Nanoyu Nanoyu 2020-12-07

得益于储量丰富和极高的理论容量等优点，钠（Na）金属被认为是低成本、大规模储能应用的有力负极候选材料。然而，Na在电沉积过程中的大范围体积变化和Na枝晶的不可控生长严重阻碍了Na金属电池的实际应用。

近日，美国弗吉尼亚理工大学Feng Lin报道了一种柔性木质素衍生的碳纳米纤维（LCNF），其在3D空间中具有连续的层间空穴和自亲钠位点，可以促进熔融钠的均匀渗透，从而将“无主”的Na金属包裹在LCNF@Na复合电极中。

文章要点

1）与其他需要引入亲钠性能以提高与金属钠亲和力的碳基质不同，由于前体木质素的芳香性结构，LCNF具有自亲钠能力。这些自亲钠位和丰富的多孔结构不仅能使钠亲和力增强而均匀地进行镀钠/剥离，而且还能分布局部电场，稳定SEI层，从而在循环过程中避免了Na枝晶。

2）研究人员使用商用碳酸盐基电解液，对LCNF进行了一系列电池性能测试。结果显示，LCNF基质显示出非常稳定的界面环境，在100个循环中可达到95％的CE（镀钠/剥离）。所制得的LCNF@Na电极具有低钠含量（17.6 mg cm⁻²），而实际容量为1049 mAh g⁻¹，高于目前已报道的钠电极。此外，这种“hosted”的LCNF@Na电极在经过大量循环后具有低电压迟滞和无枝晶形貌，从而实现了优异的电化学性能。

3）在基于O3-NaNi_0.33Mn_0.33Fe_0.33O₂和P2-Na_0.7Ni_0.33Mn_0.55Fe_0.1Ti_0.02O₂正极的全电池中，LCNF@Na电极具有高容量保持率、长循环寿命和良好的倍率性能，甚至在贫钠负极环境下亦是如此，显示出对碳酸盐电解质中Na金属消耗的强大抵抗力。