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與鋰基電池相比，鈉電池因其原料豐富、成本低和可持續(xù)性而被認(rèn)為是下一代二次電池的潛在候選者。然而，鈉金屬枝晶的不利生長和嚴(yán)重的界面反應(yīng)阻礙了它們的大規(guī)模應(yīng)用。

圖1 AF層的作用示意

燕山大學(xué)彭秋明、鄒國棟等提出在隔膜上過濾一層均勻的淀粉樣纖維（AF）可物理誘導(dǎo)出均勻的電場和Na⁺濃度，從根本上抑制枝晶的形成，此外還可生成穩(wěn)定的SEI膜，進(jìn)一步穩(wěn)定Na金屬負(fù)極。具體而言，作者發(fā)現(xiàn)AF的加入使得Na沉積過程中Na致密結(jié)晶表面的比例增加，從而提高了Na金屬電池的可逆性。

此外還發(fā)現(xiàn)，淀粉樣纖維中的谷氨酰胺氨基酸與Na的結(jié)合能最高，這會導(dǎo)致循環(huán)過程中出現(xiàn)富含Na₃N和NaN_xO_y的SEI膜，進(jìn)而改善酯基電解液在負(fù)極表面產(chǎn)生的界面。

圖2 半電池性能

因此，在淀粉樣纖維的物理纖維結(jié)構(gòu)和化學(xué)成分調(diào)制方面實現(xiàn)了獨特的無枝晶金屬沉積。在這種情況下，對稱Na金屬電池可保持1800小時以上的穩(wěn)定循環(huán)，是未改性電池的近6倍。此外，淀粉樣纖維修飾的Na金屬全電池配合高負(fù)載正極（Na₃V₂(PO₄)₃），在1000次循環(huán)后仍可提供87.13%的高容量保持率，遠(yuǎn)高于未修飾的同類電池（200次循環(huán)后為69.46%）。

圖3 全電池性能

Sodiophilic Amyloid Fibril Modified Separator for Dendrite-Free Sodium Metal Batteries. Advanced Materials 2023. DOI: 10.1002/adma.202304942

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彭秋明/鄒國棟AM：親鈉淀粉樣纖維改性隔膜，實現(xiàn)無枝晶鈉金屬電池！

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