尽管钠（Na）是最有希望替代锂作为下一代电池负极材料之一，但不可控的Na枝晶生长仍然是Na金属电池面临的主要挑战。

近日，美国达特茅斯学院Weiyang Li教授首次报道了经十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）预处理的Ti₃C₂在氧化条件下，通过一步简单原位转化反应制备了一维/二维Na₃Ti₅O₁₂-Mxene杂化纳米结构。这种一维/二维混合纳米结构是由一维Na₃Ti₅O₁₂纳米线生长并插入MXene纳米片之间组成。

文章要点

1）得益于独特的一维/二维纳米结构，Na₃Ti₅O₁₂-Mxene杂化纳米结构作为钠金属负极的基体具有独特的优势：i）Na₃Ti₅O₁₂纳米线可以促进Na⁺的良好扩散，具有很高的Na⁺反应性，促进了沉积Na与基体之间的化学作用，提供了丰富的Na成核位点；ii）2D纳米片可以容纳和禁锢沉积在层之间的Na，与一维纳米线相结合，可以有效地控制和限制Na在互联中的成核和生长。

2）由于独特的一维/二维杂化纳米结构，抑制了Na枝晶生长“热点”的形成，从而有助于均匀的Na⁺通量分布和均匀的Na沉积。相反，对于裸铜电极，高的局部电流密度容易导致Na的不均匀形核和沉积，从而导致沿凸起部分形成“热点”，从而导致Na枝晶生长。

3）结果显示， 一维/二维杂化Na复合负极即使在高电流密度（10 mA cm^-2）下也具有稳定的循环性能，并具有高容量（20 mAh cm^-2）。当与碳/硫（C/S）和Na₃V₂(PO₄)₃（NVP）正极配对时，使用一维/二维杂化Na复合负极的全电池具有比基于裸Na负极的全电池更出色的性能。

这种精心设计的一维/二维杂化Na纳米复合负极可为设计用于高能Na金属电池的安全Na金属负极提供重要见解。

Jianmin Luo, et al, Tunable MXene-Derived 1D/2D Hybrid Nanoarchitectures as a Stable Matrix for Dendrite-Free and Ultrahigh Capacity Sodium Metal Anode, Nano Lett., 2020

DOI: 10.1021/acs.nanolett.0c03215

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.0c03215