固態鈉電池兼具資源豐富、安全性高、比能量高等特點，因此被學界認為是最具應用前景的新型儲能技術之一。然而，固態鈉電池在應用中面臨諸多挑戰，如鈉金屬負極與固態電解質之間的固-固接觸導致高界面電阻和鈉枝晶的形成，降低了鈉的利用率，損害了電池的循環穩定性；商業化制造的鈉箔厚度大多在50μm以上，較高的N/P比難以提供額外的容量，造成電池比能量的降低等。
針對上述問題，中國科學院上海硅酸鹽研究所研究員溫兆銀和吳相偉團隊設計了三維多孔碳支撐的超薄鈉負極結構，即在NASICON型電解質表面構建由金屬有機框架ZIF-8/ZIF-67衍生的三維多孔碳支撐層（NCC）作為界面修飾層。研究利用孔道的毛細作用改善熔融鈉在固體電解質表面的潤濕特性，并通過優化NCC厚度調控金屬鈉電極的厚度。同時，研究利用碳材料的儲能特性，在界面層中形成具有高離子擴散系數和良好導電性的鈉化碳，并在電化學反應過程中充當鈉離子泵，形成三維的離子/電子混合導電網絡，賦予鈉負極快速的離子傳輸和電荷轉移動力學，緩解了局部電荷積累，實現了無枝晶的鈉沉積。
實驗結果表明，對稱電池實現3.5mA cm?2的高臨界電流密度和0.2mA cm?2下6000 h的長循環壽命。同時，匹配Na3V2(PO4)3正極的全電池在10C下經歷5100次循環后展現出90.2%的高容量保持率，且使用有限鈉金屬負極與高面載量（17.3mg cm?2）的Na3V2(PO4)3正極組裝的固態鈉電池，在N/P比低至1.05的條件下，循環100次后的容量保持率高達97%。
這一研究為設計實用化高能量密度和長循環壽命的固態鈉金屬電池奠定基礎。
近日，相關研究成果以Sodium-Ion Pump Enhanced Composite Sodium Anode Toward Fast-Charging and Practical N/P Ratio Solid-State Sodium Metal Batteries為題，發表在《先進能源材料》（Advanced Energy Materials）上。研究工作得到國家自然科學基金委員會、上海市等的支持。
論文鏈接
多孔碳支撐的超薄鈉負極及NASICON基固態鈉電池的電化學性能
本文鏈接：固態鈉電池應用基礎研究獲進展http://www.sq15.cn/show-12-1106-0.html
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