钠金属电池具有高能量密度和低成本的特点，是大规模储能和动力电池领域的一颗新星。目前，活性金属钠负极与电解液之间的副反应、不稳定的固体电解质界面以及钠离子分布不均匀导致的枝晶生长等问题严重阻碍了钠金属电池的应用。

近日，中科大余彦教授，中南大学Feixiang Wu通过原位和自发反应在钠-金属负极表面构建了由非均相的氟化钠和钴（NaF/Co）组成的保护界面层。

文章要点

1）研究人员通过Na和CoF₂纳米颗粒在孤立的纳米空间中的转化反应得到NaF/Co非均相界面层。纳米级的CoF2(≈20 nm)颗粒被限制在多孔碳中，与商用的CoF₂前驱体相比，可以获得更均匀的界面。Co纳米晶区分离了NaF连续相结构，提高了人工界面层的Na⁺导电性。同时，嵌入Co纳米颗粒的缺陷碳更亲钠，有利于降低成核过电势，促进金属钠的均匀沉积。此外，NaF/Co多相界面层具有化学稳定性和电化学稳定性，且具有较高的杨氏模数(7.1 GPA)，可确保长期循环稳定性和安全性。

2）结果表明，对称电池在碳酸盐基电解液中表现出超过1000h的长寿命(1 mA cm⁻²，1 mAh m⁻²)。改性的钠金属与Na₃V₂(PO₄)₃(NVP)正极（全电池NVP||NaF/Co/Na）配对后仍具有稳定的循环性能（15 C下1000次循环后66 mAh g⁻¹）和高倍率容量（60 C下，53 mAh g⁻¹）。

这项工作为解决金属钠负极枝晶生长问题提供了一种新的策略。

参考文献

Xuefeng Zhou, et al, Heterogeneous Interfacial Layers Derived from the In Situ Reaction of CoF₂ Nanoparticles with Sodium Metal for Dendrite-Free Na Metal Anodes, Adv. Energy Mater. 2022

DOI: 10.1002/aenm.202202323

https://doi.org/10.1002/aenm.202202323