中南大学方国赵教授、湘潭大学罗志高副教授，Nano Energy：具有85%放电深度可逆性的亲钠宿主实现无负极钠金属电池稳定循环

第一作者：黄飞

通讯作者：方国赵*，罗志高*

通讯单位：中南大学，湘潭大学

对清洁和安全新能源不断增长的需求促使研究人员致力于开发高效的大型储能系统。钠金属电池（SMBs）因其钠资源丰富且分布广泛、成本低等优点而被视为极具前景的候选者。然而它们的实用性受到不稳定的钠负极的影响，特别是在钠的高利用率的情况下，尤其是在高钠利用率的情况下。大多数取得显著成果的测试得益于低放电深度（DOD）（<10%）、高负极/正极容量（N/P）比（>50）以及低正极质量负载，这些条件远未达到实际应用的要求。因此，如何实现金属钠的高效利用对于获得实际稳定的钠金属电池至关重要。

基于此，中南大学方国赵教授和湘潭大学罗志高副教授等人在Nano Energy期刊上发表题为 “Sodiophilic Host with 85% Depth-of-discharge Reversibility towards Robust Anode-Free Na Metal Batteries”的研究论文。该论文通过调节沉积基底的表面能和费米能级，实现85% DOD的放电深度和无负极钠金属电池的稳定循环。一方面调节基体的表面能，有利于降低脱溶剂化能垒，改善Na润湿行为，实现界面快速Na+成核过程。同时，具有低费米能级的修饰基底有利于形成坚固的富含NaF的SEI膜。论文第一作者为黄飞博士。

通过杨氏方程，双掺杂（N&O）的改性一方面增大基底的界面能（），另一方面、通过密度泛函理论（DFT）证实了双掺杂对钠具有更强的吸附作用，这降低钠核和基底接触的界面能（）。这些改善了钠浸润行为，实现的稳定成核和生长。

NaPF6的LUMO轨道低于溶剂G2，这使得NaPF6优先分解。N&O的引入降低了集流体的费米能级（Ef），这导致向钠盐的电子转移减少，同时抑制了溶剂分解。因此它能够形成坚固的富含NaF的SEI膜，最终实现可逆的高容量Na+沉积和剥离。

在放电深度（DOD）为40%的对称电池中，它实现超长超过循环稳定性(超过 8000 小时。即使在80% 和 85% DOD 下，也能维持超过 1000 小时，表现出优于同类的性能。钠金属电池在高负载（6.81 mg/cm²）和低 N/P 比的情况下实现了稳定的 500 次循环。此外，负载量高达 7.52 mg/cm² 的无负极钠金属电池具有 337.91Wh/kg的高能量密度和在100次循环后85.52%的高容量保持率，为实用钠金属电池的发展提供了重要指导。

Sodiophilic Host with 85% Depth-of-discharge Reversibility towards Robust Anode-Free Na Metal Batteries

黄飞，中南大学博士研究生，主要的研究方向为钠金属电池集流体和电解液优化。目前以第一作者或共同一作在AM，AFM, Nano energy，Nano Letter和ACS AMI上发表5篇SCI。