铝集流体上构建刚柔并济双导界面实现超稳定无负极钠电池

来自国内的研究人员针对无负极钠电池(AFSBs)存在的枝晶生长失控和固态电解质界面脆弱问题，通过原位化学蚀刻法在铝箔上构建了具有双离子/电子导电通道的三维多孔界面。该界面由快速离子导体NaAlO2框架、高导电碳纳米管网络和柔性羧甲基纤维素粘结剂组成，将钠成核过电位从35 mV降至15 mV，实现半电池1 mA cm?2下6000小时稳定循环，全电池与Na3V2(PO4)3正极配对时100次循环容量保持率达90.7%，能量密度达314 Wh kg?1，为下一代金属电池设计提供新范式。

　　

无负极钠电池(Anode-Free Sodium Batteries, AFSBs)虽具备高能量密度和安全性优势，却受限于不可控的钠枝晶生长和脆弱的固态电解质界面(solid electrolyte interphase)形成。本研究通过创新性界面工程策略，在铝(current collector)集流体上原位构建了具有双离子/电子导电通道的三维多孔界面。该界面由快速离子导体铝酸钠(NaAlO₂)框架、高导电碳纳米管(carbon nanotube)网络及柔性羧甲基纤维素(carboxymethyl cellulose)粘结剂协同组成，通过简易的原位化学蚀刻法实现。这种独特结构可同步调控亲钠特性(sodiophilic nature)与离子/电子通量分布，将钠成核过电位从裸铝集的35 mV显著降至15 mV，使半电池在1 mA cm^?2条件下实现超过6000小时的超稳定钠沉积/剥离循环，且极化电压仅30 mV。当与钠钒磷酸盐(Na₃V₂(PO₄)₃)正极组装成全电池时，展现出优异倍率循环性能——1 C速率循环100次后容量保持率达90.7%，并实现314 Wh kg^?1的卓越能量密度。该研究不仅提供了稳定无负极构型的可规模化制备方案，更为下一代金属基电池的设计提供了重要见解。