郑时有教授、夏水鑫副教授，AFM：磷酸化共价有机框架的界面调节高性能钠金属电池

第一作者：侯祯

通讯作者：郑时有*，夏水鑫*

单位：上海理工大学

虽然目前锂离子电池已经得到广泛的使用，但是其自然丰度较低且分布不均匀，受市场影响变化大。2022年11月的第二周，电池级碳酸锂报价突破60万元/吨，达到了历史高点，而2024年七月的价格仅为9万元/吨。这样巨大的价格波动严重影响锂离子电池的常规生产。相比于锂、钠具有自然丰度高（2.3%）、价格低、分布广泛的特点，作为下一代二次电池潜力巨大。钠元素在元素周期表中与锂元素处于同一主族，具有与锂类似的性质，此外，钠元素在地壳中的丰度是锂的1000多倍，且原料易获取、价格低廉。钠离子二次电池的运行原理和商业化生产技术与锂离子电池体系类似，完全可以作为锂离子电池的替代。在2021年，国家发改委和科技部发布的规划中，明确指出了对高能量密度钠离子电池储能技术研发的支持。而在钠离子电池所常用的负极材料中，如硬碳等，钠金属具有高比容量与低氧化还原电位，被认为是钠电负极材料最理想的选择。此外，使用钠金属作为负极的钠金属电池，不仅能与传统的钠离子电池正极材料匹配，还能与超高容量的无钠正极材料组成高能量密度电池系统。

近日，来自上海理工大学的郑时有教授与夏水鑫副教授，在国际知名期刊Advanced Functional Materials上发表题为“Interfacial Modulation with Phosphorylated Covalent Organic Framework Enabling Highly Durable Sodium Metal Batteries in Carbonate-Based Electrolytes”的文章。该文章制备了一种磷酸修饰的共价有机框架材料，并将其用作人造SEI膜制备高性能钠金属负极。

磷酸化COFs改性的钠负极封装的对称电池在5 mA cm^-2的条件下展现出超过700 h的超长循环寿命，在5 mAh cm^-2的高容量条件下也可以稳定循环1800 h。与此同时，最近报道的关于改性钠金属负极的文献所取得的结果进行对比，本研究中使用的复合负极在电流密度及循环寿命方面都表现出了很好的优势。

P-COF规则的一维孔道和磷酸官能团在保护钠负极的同时，为钠离子提供了快速传输通道。因此所组装的全电池具有出色的倍率性能基长循环性能。即使在20 C的大倍率条件下也可以稳定循环5000圈以上。控制N/P比为2.3时，全电池可以稳定循环超过500圈而没有明显的容量衰减。

Interfacial Modulation with Phosphorylated Covalent Organic Framework Enabling Highly Durable Sodium Metal Batteries in Carbonate-Based Electrolytes

郑时有教授简介：上海理工大学材料与化学学院教授。长期致力于新能源材料相关的基础与应用研究，迄今承担国家和省部级项目20多项，发表学术论文100余篇（IF>10超60篇），授权发明专利20来项，其中美国和日本专利各2项，先后获上海市自然科学一等奖和二等奖；入选国家级人才工程，享受国务院政府特殊津贴，获上海领军人才、上海市优秀学术带头人、“东方学者”和上海市育才奖等荣誉。

夏水鑫副教授简介：上海理工大学材料与化学学院副教授，主要研究方向为固体电解质、高比能锂金属电池、锂硫电池等方向。在Chem，Adv. Eneryg Mater., Adv. Funct. Mater., Energy Storage Mater., Adv. Sci.等期刊上共发表SCI论文40余篇，主持国家级项目3项和1项上海市科委项目。