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西工大馬越EnSM: SnSb二元合金在受限納米空間內誘導異質成核，實現無枝晶、高能量/功率密度的柔性鈉金屬電池

可充電鈉（Na）金屬電池（SMBs）提供了一種超越主流鋰離子電池（LIBs）技術的高能量密度、低成本的替代儲能技術。然而，其實際應用需要在器件水平上對鈉負極的性能進行評估，并減輕安全風險，即機械應力、電極粉碎化和動態界面特性等。

在此，西北工業大學馬越教授等人提出了一種輕質的N摻雜碳納米纖維基材（SnSb@NCNF），其中SnSb納米微晶單分散在介孔內。

合金化誘導的Na₁₅Sn₄和Na₃Sb中間體充當異質親鈉“磁鐵”，以均勻化Na離子通量并將Na沉積物限制在納米空間內。此外，金屬凝固的成核理論及DFT計算闡明了定向Na傳播使負極利用率最大化。

圖1. SnSb@NCNF的合成及表征

通過適當的Na電鍍調控，SnSb@NCNF襯底與NaVPO₄F正極集成在5 mAh單層軟包電池中表現出高循環耐久性（500次循環后容量保持率為96.3%）和高比能量/功率密度，即使在重復的機械彎曲情況下也是如此。

異質成核過程的納米限制提供了一種可行的方法來減輕幾何變形或高面積容量負載時的枝晶形成，這啟發了對能量密集、機械柔性電池系統的進一步探索。

圖2. 基于SnSb@NCNF基材的全電池的電化學性能

SnSb Binary Alloy Induced Heterogeneous Nucleation within the Confined Nanospace: Toward Dendrite-Free, Flexible and Energy/Power Dense Sodium Metal Batteries, Energy Storage Materials 2021. DOI: 10.1016/j.ensm.2021.07.032

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