锂/钠金属电池作为一种很有前途的高储能器件，已经引起了人们极大的关注。然而，由于Li/Na电镀过程中枝晶的生长，严重阻碍了它们的实际应用。

近日，上海大学吴明红院士，澳大利亚伍伦贡大学Chao Wu报道了成功合成了一种新型多孔洞二维（2D）N掺杂的TiNb₂O₇（N-TNO）纳米薄片，它作为界面主体层能够显著促进Li/Na的均匀沉积。

文章要点

1）研究人员首先通过质子交换策略将具有层状晶体结构的KTiNbO₅块转变为层状结构的HTiNbO₅。然后，在四丁基铵(TBA)阳离子的辅助下，将得到的HTiNbO₅块体剥离成2D HTiNbO₅(HTNO)纳米片。最后，HTNO纳米片在750 °C、NH₃/Ar气氛中退火6 h，得到了所需的2D N-TNO纳米片。

2）这种新型的N-TNO载体由于N掺杂而具有大量均匀分布的亲锂/亲钠中心，并且由于具有多孔的2D纳米结构而具有较高的电活性表面积。这些特性降低了形核势垒和局部电流密度，从而减缓了枝晶的生长。此外，N-TNO界面层的层状多孔结构具有缓冲Li/Na电镀/剥离体积变化的能力。

3）基于上述优点，N-TNO纳米片基Li/Na负极在高DOD状态下表现出优异的可逆性和循环稳定性。Li@N-TNO@Cu箔||LiFePO₄和Na@N-TNO@Cu箔||NaTi₂(PO₄)₃在N/P比为3时可提供1000次稳定循环。

这些结果表明，N-TNO层支撑的Li/Na在高性能Li/Na金属电池中具有良好的应用前景。

参考文献

Zhongyi Huang, et al, Highly Stable Lithium/Sodium Metal Batteries with High Utilization Enabled by a Holey Two-Dimensional N-Doped TiNb₂O₇ Host, Nano Lett., 2021

DOI: 10.1021/acs.nanolett.1c03844

https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.1c03844