钠/钾（Na/K）金属负极具有低成本、高理论容量和高能量密度的特点，在Na/K金属电池中具有广阔的应用前景。然而，Na/K表面上不可控的枝晶生长严重阻碍了其实际应用。
近日，中科大余彦教授报道了首先通过密度泛函理论（DFT）计算和从头算分子动力学（AIMD）模拟发现，Na2Te具有较低的Na+扩散势垒和较高的扩散系数，表明Na2Te有利于Na+的迁移，更有效地抑制了Na枝晶生长。然后在Na金属负极上设计了具有高离子电导率、低电子电导率和高机械稳定性的Na2Te保护层。
文章要点
1）所制得的Na2Te改性的Na金属（Na@Na2Te）电极在1 mA cm−2的电流密度下具有700 h的高循环稳定性，在碳酸盐溶液中的剥离/镀钠可逆容量为1 mAh cm−2。然后制作了Na3V2(PO4)3//Na@Na2Te（Na3V2(PO4)3简称NVP）电池评价了SMB的性能。结果显示，在20 C下循环3000次后，容量保持率高达93%，功率密度达到29687 W kg−1，能量密度达到223 Wh kg−1。
2）对于K金属负极，K2Te改性样品（K@K2Te）电极在0.5 mA cm−2和0.5mAh cm−2的碳酸盐电解液中具有800 h的长寿命。当与芘-3,4,9,10-四羧酸二酐(PTCDA)正极组合时，实现了出色的循环性能（20 C循环1000次后容量保持率为76%），功率密度达到20577 W kg-1，能量密度为154 Wh kg-1。
这项工作为稳定钠(钾)金属负极开辟了一条新的、有希望的途径，具有简单和低成本的界面层。
参考文献
Hai Yang, et al, Design Principles of Sodium/Potassium Protection Layer for High-Power High-Energy Sodium/Potassium-Metal Batteries in Carbonate Electrolytes: a Case Study of Na2Te/K2Te, Adv. Mater. 2021
DOI: 10.1002/adma.202106353
https://doi.org/10.1002/adma.202106353
