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刘静曼 2025-05-13 【科技】 9543 人已围观

IT之家 5 月 12 日消息⑥，据中科院之声消息⑳，近日③，中国科学院上海硅酸盐研究所设计了三维多孔碳支撑的超薄钠负极结构⑩，赋予钠负极快速的离子传输和电荷转移动力学⑦，缓解了局部电荷积累⑧，实现了无枝晶的钠沉积⑬。

相关研究成果以 Sodium-Ion Pump Enhanced Composite Sodium Anode Toward Fast-Charging and Practical N / P Ratio Solid-State Sodium Metal Batteries 为题⑳，发表在《先进能源材料》上❷。

据介绍⑰，固态钠电池兼具资源丰富⑯、安全性高①、比能量高等特点▓，因此被认为是最具应用前景的新型储能技术之一❷。然而⑳，固态钠电池在应用中面临诸多挑战⑩，如钠金属负极与固态电解质之间的固-固接触导致高界面电阻和钠枝晶的形成❸，降低了钠的利用率③，损害了电池的循环稳定性⑳；商业化制造的钠箔厚度大多在 50µm 以上⑳，较高的 N / P 比难以提供额外的容量⑨，造成电池比能量的降低等❷。

针对上述问题❸，中国科学院上海硅酸盐研究所研究员温兆银和吴相伟团队设计了三维多孔碳支撑的超薄钠负极结构❷，即在 NASICON 型电解质表面构建由金属有机框架 ZIF-8 / ZIF-67 衍生的三维多孔碳支撑层作为界面修饰层⑱。研究利用孔道的毛细作用改善熔融钠在固体电解质表面的润湿特性⑨，并通过优化 NCC 厚度调控金属钠电极的厚度❷。

同时⑳，研究利用碳材料的储能特性⑲，在界面层中形成具有高离子扩散系数和良好导电性的钠化碳⑲，并在电化学反应过程中充当钠离子泵⑯，形成三维的离子 / 电子混合导电网络④，赋予钠负极快速的离子传输和电荷转移动力学❸，缓解了局部电荷积累⑥，实现了无枝晶的钠沉积❶。

实验结果表明❸，对称电池实现 3.5mA cm−2 的高临界电流密度和 0.2mA cm−2 下 6000 h 的长循环寿命⑨。同时⑰，匹配 Na3V2 3 正极的全电池在 10C 下经历 5100 次循环后展现出 90.2% 的高容量保持率⑦，且使用有限钠金属负极与高面载量的 Na3V2 3 正极组装的固态钠电池❷，在 N / P 比低至 1.05 的条件下⑨，循环 100 次后的容量保持率高达 97%⑧。

这一研究为设计实用化高能量密度和长循环寿命的固态钠金属电池奠定基础❶。