在原子水平上限制钠（Na）枝晶的生长是实现钠金属电池（SMB）稳定性和安全性的前提。近日，中国科学院吴忠帅、中国科学技术大学余彦、浙江大学陆俊报道了用sp杂化法将第四主族元素（Sn、Ge、Pb）作为单金属原子锚定在石墨烯（Sn、Ge、Pb SAs/G）上，用于无枝晶钠金属阳极的通用合成。

本文要点：

1) 对Sn SAs/G上Na生长的原位实时观察揭示了原子水平上动力学均匀的平面沉积，从而大大抑制了枝晶生长。对称的Sn-SAs/G-Na电池在200次循环中表现出99.8%的高库仑效率，在4 mA cm^-2下具有600小时的长期循环能力，在8 mA cm^-2时具有40 mV的超低过电位。

2) 此外，全电池Na3V₂（PO₄）₃||Sn SAs/G-Na在20 C下具有67 mAh g⁻¹的倍率性能，在500次循环后容量保持率高达91%。对不同M SAs/G（M = Sn、Ni、Zn、Fe、Co）上Na沉积的理论计算表明，Sn SAs/G的5s²5p²电子构型实现了Na团簇沿石墨烯平面的平面沉积机制。

参考文献：

Yaguang Li et.al The sp Hybridization of Tin Single Atoms for Dendrite-Free Sodium Metal Batteries Adv. Mater. 2024

DOI: 10.1002/adma.202415026

https://doi.org/10.1002/adma.202415026