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構建具有優(yōu)異電化學性能和長循環(huán)壽命的無枝晶鈉金屬負極對于鈉金屬電池（SMB）的實際應用至關重要，其中一種可行的方法是設計具有親鈉性的3D骨架。

在此，南開大學焦麗芳教授等人以密度低、價格低且易于獲得的互連3D碳骨架作為研究對象，通過DFT計算評估了碳骨架上不同O、N官能團的親鈉性。

結果表明，碳基質上O、N官能團的共存可以賦予強烈的親鈉性，并且可以將 Na 沉積行為調節(jié)為平面延伸。在 DFT 計算結果的指導下，作者使用親鈉的O和N官能團制造了堅固的3D碳納米纖維，這同時促進了均勻的Na⁺分布和無枝晶結構。

圖1. DFT建模及計算

因此，在Na||Na對稱電池中，穩(wěn)定的鈉金屬負極在1 mA cm^-2下實現(xiàn)了1600 h 的超長循環(huán)壽命，在4 mA cm^-2下實現(xiàn)了僅≈22 mV的過電位。

此外，Na-O₂電池和使用Na₃V₂(PO4)₃作為正極的鈉離子全電池都展示了優(yōu)異的電化學性能。這項研究為下一代高能 SMB 的實際應用開辟了一條新途徑。

圖2. 鈉離子全電池示意圖及電化學性能

Regulating Deposition Behavior of Sodium Ions for Dendrite-Free Sodium-Metal Anode, Advanced Energy Materials 2021. DOI: 10.1002/aenm.202101976

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南開化學百年獻禮！焦麗芳AEM: 調節(jié)無枝晶鈉金屬負極的鈉離子沉積行為