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韦平安 2025-05-13 【国内】 4049 人已围观

IT之家 5 月 12 日消息⑲，据中科院之声消息❶，近日⑪，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③，赋予钠负极快速的离子传输和电荷转移动力学⑬，缓解了局部电荷积累⑩，实现了无枝晶的钠沉积▓。

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▓，发表在《先进能源材料》上❷。

据介绍⑦，固态钠电池兼具资源丰富⑨、安全性高❶、比能量高等特点①，因此被认为是最具应用前景的新型储能技术之一❶。然而⑭，固态钠电池在应用中面临诸多挑战⑦，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①，降低了钠的利用率⑳，损害了电池的循环稳定性⑰；商业化制造的钠箔厚度大多在 50µm 以上⑰，较高的 N / P 比难以提供额外的容量⑥，造成电池比能量的降低等⑯。

针对上述问题⑭，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⑰，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⑦。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⑯，并通过优化 NCC 厚度调控金属钠电极的厚度⑮。

同时②，研究利用碳材料的储能特性⑩，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④，并在电化学反应过程中充当钠离子泵⑥，形成三维的离子 / 电子混合导电网络⑰，赋予钠负极快速的离子传输和电荷转移动力学❶，缓解了局部电荷积累❸，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⑩。同时⑤，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⑫，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❶，在 N / P 比低至 1.05 的条件下⑫，循环 100 次后的容量保持率高达 97%⑨。

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⑬。