钠（Na）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技术之一。然而，不利的Na沉积和有限的电池周期寿命阻碍了这项电池技术的大规模应用。

近日，中科院大连化物所吴忠帅研究员，Mao Ye，中科大余彦教授报道了为了制备稳定、高容量的Na金属负极，制备了一种孔径和厚度可定义的s-2D介孔聚多巴胺-石墨烯（MPG）异质结构。

文章要点

1）采用自支撑s-2D衬底和可变介孔SiO₂纳米球模板，基于GO的硬模板策略，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（144、157、114 m² g⁻¹）的s-2D夹心状MPG异质结构。

2）得益于聚多巴胺表面的亲钠性、石墨烯层缺陷、介孔结构均匀以及高比表面积，将s-2DMPG异质结构作为隔膜涂层，使得Na金属负极的库仑效率超过99.5%，在1 mA cm⁻²和1 mAh cm⁻²下可以稳定循环约2000 h，倍率性能达到25 mAh cm⁻²和25 mAh cm⁻²。

3）通过与碳涂层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，在500次循环中容量保持率达90%，在30 C时的倍率容量为75 mAh g⁻¹（1 C=117.6 mAg⁻¹）。

这项研究为设计新一代安全、可充电的Na金属电池的s-2D介孔聚合物材料开辟了一条新的途径。

参考文献

Qin, J., Shi, H., Huang, K. et al. Achieving stable Na metal cycling via polydopamine/multilayer graphene coating of a polypropylene separator. Nat Commun 12, 5786 (2021).

DOI：10.1038/s41467-021-26032-1

https://doi.org/10.1038/s41467-021-26032-1