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西工大馬越EnSM: SnSb二元合金在受限納米空間內(nèi)誘導(dǎo)異質(zhì)成核，實(shí)現(xiàn)無(wú)枝晶、高能量/功率密度的柔性鈉金屬電池

可充電鈉（Na）金屬電池（SMBs）提供了一種超越主流鋰離子電池（LIBs）技術(shù)的高能量密度、低成本的替代儲(chǔ)能技術(shù)。然而，其實(shí)際應(yīng)用需要在器件水平上對(duì)鈉負(fù)極的性能進(jìn)行評(píng)估，并減輕安全風(fēng)險(xiǎn)，即機(jī)械應(yīng)力、電極粉碎化和動(dòng)態(tài)界面特性等。

在此，西北工業(yè)大學(xué)馬越教授等人提出了一種輕質(zhì)的N摻雜碳納米纖維基材（SnSb@NCNF），其中SnSb納米微晶單分散在介孔內(nèi)。

合金化誘導(dǎo)的Na₁₅Sn₄和Na₃Sb中間體充當(dāng)異質(zhì)親鈉“磁鐵”，以均勻化Na離子通量并將Na沉積物限制在納米空間內(nèi)。此外，金屬凝固的成核理論及DFT計(jì)算闡明了定向Na傳播使負(fù)極利用率最大化。

圖1. SnSb@NCNF的合成及表征

通過(guò)適當(dāng)?shù)腘a電鍍調(diào)控，SnSb@NCNF襯底與NaVPO₄F正極集成在5 mAh單層軟包電池中表現(xiàn)出高循環(huán)耐久性（500次循環(huán)后容量保持率為96.3%）和高比能量/功率密度，即使在重復(fù)的機(jī)械彎曲情況下也是如此。

異質(zhì)成核過(guò)程的納米限制提供了一種可行的方法來(lái)減輕幾何變形或高面積容量負(fù)載時(shí)的枝晶形成，這啟發(fā)了對(duì)能量密集、機(jī)械柔性電池系統(tǒng)的進(jìn)一步探索。

圖2. 基于SnSb@NCNF基材的全電池的電化學(xué)性能

SnSb Binary Alloy Induced Heterogeneous Nucleation within the Confined Nanospace: Toward Dendrite-Free, Flexible and Energy/Power Dense Sodium Metal Batteries, Energy Storage Materials 2021. DOI: 10.1016/j.ensm.2021.07.032

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