钠金属电池（SMBs）以其较低的资源成本和超过锂离子电池（LIBs）的理论能量密度，成为千兆瓦级储能应用的一种可行技术，引起了人们的极大关注。然而，由于过度使用非活性物种(预先储存的钠库、大量沉积基质和淹没的电解液)，阳离子利用效率低下，树枝状沉积严重，以及未开发的能量潜力，限制了SMBs的实际部署。

近日，西北工业大学Yue Ma提出了一种通过碳热封装各种含锌多元合金（从三元到中高熵合金，MEAs/HEAs）在交织碳纳米管（CNT）中作为轻质、机械柔性的钠沉积衬底的无负极SMB设计。

文章要点

1）在Na沉积过程之前进行Na-Zn合金化，NaZn₁₃物种可以均匀地分散在CNT中，这有效地调节了沉积支架的亲钠能力，使其具有零成核过电位。理论模拟和实验评估都证实了复合支架内的择优钠成核和沿纳米管的定向沉积扩展，电流密度最高可达10 mA h cm^-2。

2）在无负极（N/P=0.2）、稀电解液（20 μL mA h^-1）模型（20 mA h）中，Cu₂NiZn@CNT衬底与NaVPO₄F正极（11.7 mg cm^-2）耦合，其重量能量密度为351.6 Wh kg^-1，最大功率输出为1335.1W kg^-1（基于电活性材料的计算）和对各种几何挠曲状态的稳健循环（200次循环后为93.7%）。

这项工作开启了MEA/HEAs衍生的机械柔性、重量轻、亲钠支架的未知领域，从而导致了高能量密度金属电池可行原型的巨大飞跃。

参考文献

Miao Bai, et al, An anodeless, mechanically flexible and energy/power dense sodium battery prototype, Energy Environ. Sci., 2022

DOI: 10.1039/d2ee02115c

https://doi.org/10.1039/d2ee02115c