燕山大学彭秋明、邹国栋AM：亲钠淀粉样纤维改性隔膜，实现稳定的无枝晶钠金属电池！

与锂基电池相比，钠电池因其原材料丰富、成本低和可持续性强而被视为下一代二次电池的潜在候选材料。然而，钠枝晶的不利生长和严重的界面反应阻碍了其大规模应用。

近日，燕山大学彭秋明教授、邹国栋博士提出了一种通过真空过滤在玻璃纤维隔膜上修饰淀粉样纤维的策略，来解决上述问题。研究显示，改性后的对称电池可循环使用1800小时，超过了之前报道的Na基电极在酯基电解液下的性能。此外，采用亲钠淀粉样纤维改性隔膜的Na/Na3V2(PO4)3全电池在1000次循环后仍能保持87.13%的容量。实验和理论结果表明，亲钠淀粉样纤维可均化电场和钠离子浓度，从根本上抑制枝晶的形成。同时，淀粉样纤维中的谷氨酰胺氨基酸对钠具有最高的吸附能，从而在循环过程中在负极上形成稳定的富含Na3N和NaNxOy的固体电解质界面膜。总体而言，这项工作不仅为利用环境友好的生物大分子材料解决金属电池的枝晶问题提供了可能的途径，而且为拓展生物材料的应用领域提供了新的方向。

文章要点：

1. 这项工作提出了一种通过淀粉样纤维生物大分子修饰隔膜的简单策略，以实现均匀、紧凑和可逆的钠金属沉积。

2. 实验证实，淀粉样纤维能够均匀电场分布和离子浓度，减少非致密表面晶体的生长。实验和理论结果表明，淀粉样纤维中的氨基酸具有很强的亲钠性，在循环过程中促进形成稳定的SEI膜，提供均匀的Na离子传输和无枝晶的Na沉积。

3. 因此，在酯基电解液条件下，改进的对称电池可在0.5 mA cm-2条件下稳定循环1800 h，超越了迄今报道的大多数类似系统。此外，含有淀粉样纤维改性隔膜的Na/Na3V2(PO4)3全电池可工作1000次，容量保持率达87.13%。

4. 在克服钠金属电池枝晶生长方面的成功探索表明，生物分子修饰隔膜概念有望推广到其他具有高可逆性的金属电池中。

原文链接：

https://doi.org/10.1002/adma.202304942

转自：“高分子科学前沿”微信公众号

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