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鈉金屬電池（NMBs）實際應用受到鈉金屬負極不均勻電鍍/剝離、固體電解質界面（SEI）不穩定和潛在的災難性枝晶生長的阻礙。

在此，美國德克薩斯大學奧斯汀分校David Mitlin教授、董暉等人通過重復冷軋和折疊制備了分散在電化學活性鈉金屬中的鈉-銻-碲三元合金復合材料Na₂ (Sb_2/6Te_3/6Vac_1/6)，稱為“NST-Na”，并將其用作鈉金屬電池負極。

這種新型合金化合物具有富含空位的熱力學穩定的面心立方結構，可在廣泛使用的碳酸鹽和醚基電解液中實現最先進的電化學性能。其中，NST-Na負極在1M NaPF₆/G2電解液中可實現100% 放電深度（DOD），在15 mAh cm^-2和1 mA cm-2條件下可穩定電鍍/剝離循環1000小時且庫侖效率 (CE) 為99.4%。

具有NST-Na和Na₃V₂(PO₄)₃(NVP) 或硫正極的鈉金屬電池 (SMB) 具有改進的能量密度、循環壽命和 CE (>99%)，帶有NST集流體和NVP的無負極電池每循環容量衰減率低至0.23%。

圖1. NST-Na對稱電池在深度循環條件下的電化學性能

冷凍電鏡成像和斷層掃描表明，鈉金屬填充自支撐親鈉NST骨架內的開放空間，導致其具有平坦表面的致密（無孔和無SEI）金屬沉積物，而對照組的普通Na負極沉積由絲狀枝晶和“死Na金屬”組成，與孔隙和SEI混合。

DFT計算表明，NST的獨特之處在于其表面上Na原子（而不是簇）的熱力學穩定性導致平面潤濕以及其自身的穩定性防止循環過程中分解。該工作闡述了有效控制金屬生長行為對實現穩定無枝晶的鈉金屬負極的重要性，并為開發高性能金屬負極提供了新的研究方向。

圖2. NST對Na金屬均勻電鍍/剝離的作用機制

A Sodium-Antimony-Telluride Intermetallic Allows Sodium-Metal Cycling at 100% Depth of Discharge and as an Anode-Free Metal Battery, Advanced Materials 2021. 10.1002/adma.202106005

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德克薩斯大學奧斯汀分校AM: 放電深度100%！三元合金實現無負極鈉金屬電池

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