便攜式3C電子產(chǎn)品蓬抖、電動(dòng)汽車(chē)和智能電網(wǎng)的快速發(fā)展，刺激了現(xiàn)代社會(huì)對(duì)低成本吊违、高能量密度電池的迫切需求肝浴。金屬鈉具有理論比容量高(1166mAh/g)、氧化還原電位低(-2.714V vs. SHE)、資源豐富和價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)睛竣，被認(rèn)為是頗有競(jìng)爭(zhēng)力的高比能鈉電池負(fù)極材料晰房，而其高的反應(yīng)活性、大的體積變化射沟、不穩(wěn)定的固體電解質(zhì)界面和不可控的枝晶生長(zhǎng)殊者，導(dǎo)致鈉金屬負(fù)極面臨庫(kù)倫效率低、循環(huán)性能差和安全風(fēng)險(xiǎn)高等問(wèn)題验夯。設(shè)計(jì)合理的功能組分猖吴，從化學(xué)分子和物理結(jié)構(gòu)水平上調(diào)控鈉離子的沉積行為，實(shí)現(xiàn)均勻的鈉沉積挥转，延長(zhǎng)其循環(huán)壽命是目前鈉金屬電池應(yīng)用研究的瓶頸海蔽。

近日，該合作團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)出一種具有可定義孔徑和片厚的二維介孔聚多巴胺-石墨烯異質(zhì)結(jié)構(gòu)绑谣，利用聚多巴胺分子中豐富的親鈉官能團(tuán)(-OH党窜、C=O和-NH-)，二維介孔的鈉離子有序通道和缺陷石墨烯的均勻納米篩的共同作用借宵，構(gòu)筑出多功能的隔膜涂層茧淮，從而獲得了高穩(wěn)定、無(wú)枝晶的鈉金屬負(fù)極策谅。研究利用理論計(jì)算和實(shí)驗(yàn)着阿，證明了二維介孔聚多巴胺-石墨烯異質(zhì)結(jié)構(gòu)可從化學(xué)分子和物理結(jié)構(gòu)水平上調(diào)控鈉離子的沉積行為，最終可獲得庫(kù)侖效率高呻舆、循環(huán)穩(wěn)定性長(zhǎng)绷举、倍率性能優(yōu)異的鈉金屬負(fù)極。以此鈉金屬負(fù)極組裝成的全電池表現(xiàn)出顯著提高的循環(huán)穩(wěn)定性和倍率性能芯拇。該工作為新型二維介孔功能材料的設(shè)計(jì)與合成嘉散，以及高能量密度、長(zhǎng)循環(huán)壽命金屬電池的構(gòu)筑提供了一定的科學(xué)依據(jù)双漫。

相關(guān)研究成果以Achieving stable Na metal cycling via polydopamine/multilayer graphene coating of a polypropylene separator為題完憨，發(fā)表在《自然-通訊》(Nature Communications)上。研究工作得到國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃刑吕、大連化物所科研創(chuàng)新基金巫庵、中科院潔凈能源創(chuàng)新研究院-榆林學(xué)院聯(lián)合基金等的資助。

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大連化物所等提出二維介孔材料保護(hù)鈉金屬電池負(fù)極新策略