钠金属电池（SMB）凭借地壳中高达 2.74 wt% 的钠资源储量、极低的制备成本、高达 1166 mAh g-1 的理论比容量以及 −2.71 V（vs. SHE） 的低氧化还原电位，被誉为下一代高能量密度储能体系的“明日之星”。然而，其商业化进程仍面临严峻挑战。主要瓶颈包括：（1）钠金属的高化学活性导致其与电解液持续发生副反应，造成库仑效率下降、界面电阻增加及容量快速衰减；（2）沉积过程中的钠成核不均匀易诱发枝晶生长，这些枝晶可能刺穿隔膜，引发内部短路及安全隐患；（3）钠金属熔点较低，在室温下表现出显著的应力蠕变和塑性流动，导致其机械加工与结构控制困难。
在冶金领域，外来物质掺杂（doping）与累积轧制结合（Accumulative Roll Bonding, ARB）技术被广泛用于强化金属机械性能与调控晶体织构。特别是，ARB 过程可诱导晶粒的动态再结晶与择优取向形成，实现特定晶面的优先生长，为功能化性能提升提供了结构基础。然而，这些策略在高反应性金属体系（如 Li、Na、K）中的应用鲜有报道。
近日，河北科技大学张江江博士、崔世强博士协同湖北理工学院陈兰丽教授，首次提出并实现了SiOC掺杂与ARB技术协同构筑钠金属阳极织构重建的新策略，成功制备出沿（200）晶面择优取向的SiOC@Na 负极。与原始钠金属相比，SiOC@Na 负极表现出显著增强的机械强度与更高的杨氏模量，展现出优异的抗形变能力；其Na+扩散能垒明显降低，电子传输效率提升，整体导电性更优。更为重要的是，SiOC@Na 显著抑制了枝晶生长，沉积钠呈致密的薄膜状形貌而非粗糙枝晶。在 0.5 mA cm-2 电流密度下，SiOC@Na|SiOC@Na 对称电池实现了超过 7000 小时的超长稳定循环；而基于SiOC@Na负极的 SiOC@Na//NVP 全电池在 1C 条件下循环 3500 次后仍保持优异稳定性。第一作者为硕士生刘亚冉，共同第一作者为中科院半导体所丁阳老师。
图1 SiOC 的物理表征。（a）SEM，（b）TEM，（c）HRTEM图，（d）SAED图，（e）高角环形暗场（HAADF）图及其对应的EDS mapping。（f）XRD图和（g）热TGA曲线。（h, i）混合钠金属前后的 Si 2p 精细XPS图。
从图2可以看出，外来物质掺杂（doping）与累积轧制结合可以实现钠金属（200）晶面主导，且钠的Young's Modulus得到提升，增加其机械性能和抑制枝晶生长的能力。
对称电池中在1.0 mA cm-2，1.0 mAh cm-2的条件下可以稳定循环7000小时（291天）。
掺杂和辊压后的SiOC@Na更有助于实现钠金属的稳定沉积，抑制枝晶生长。
