尽管钠金属负极具有高理论容量(1165 mA h g-1)、低氧化还原电位(-2.71 V,相比于标准氢电极)、高天然丰度和低钠资源成本等优点,在下一代高能量密度电池中显示出巨大的应用潜力。然而,由于不可控的枝晶生长,导致库仑效率较低、寿命较短、体积变化较大,甚至在电镀/剥离过程中存在安全问题,这些问题严重阻碍了其在可充电电池中的实际应用。在各种策略中,Na金属负极骨架的应用对降低局部电流密度、抑制枝晶生长、减缓体积膨胀都具有积极的作用。
有鉴于此,澳大利亚伍伦贡大学窦世学教授,Nana Wang,山东大学杨剑教授综述了近年来各种钠金属负极骨架材料的研究进展,包括碳基骨架、合金基骨架、金属骨架和MXene基骨架等。
文章要点
1)作者首先根据不同的机理总结了各种碳质纳米结构材料作为钠金属负极沉积骨架的方法,包括石墨烯、碳纳米管、碳纤维等。重点总结了碳质材料在抑制金属钠金属负极枝晶生长和改善负极电化学性能方面的作用。
2)作者随后总结了合金骨架在钠金属负极中的应用,包括Na-X合金、Li-Na合金和液态Na-K合金。之后,作者总结了金属骨架和MXene在改善钠金属负极电化学性能方面的应用。同时,对最新的技术进展和策略进行了总结和归类。
3)作者最后对用于钠金属负极的骨架材料研究仍面临的挑战和未来发展提出了一些个人观点和展望。随着对钠金属负极的研究逐年增多,这篇综述有望为其进一步发展提供一定的帮助,并吸引相关研究人员。
参考文献
C. Chu, R. Li, F. Cai, Z. Bai, Y. Wang, X. Xu, N. Wang, J. Yang and S. Dou, Recent advanced skeletons in sodium metal anodes, Energy Environ. Sci., 2021
DOI: 10.1039/D1EE01341F
https://doi.org/10.1039/D1EE01341F