清华大学南策文、沈洋团队在《先进材料》发表钠金属电池研究,提出用牛血清白蛋白添加剂抑制钠枝晶生长。论文报告,采用该方法的NVP钠金属电池在10C倍率下完成2万次循环。钠金属负极在沉积和剥离时易形成不均匀界面与枝晶,影响循环表现和安全性;论文第一作者为Yue Li,通讯作者为沈洋,DOI为10.1002/adma.74672。
该研究的核心思路是"蛋白介导的尖端吸附效应":以牛血清白蛋白(BSA)这类可再生、可降解的生物质蛋白作为电解液添加剂,利用其"氨基酸-肽-蛋白"层级结构,优先吸附在钠沉积的高能活性尖端,均化表面电流与钠离子通量,诱导更平整的钠沉积;同时促进钠金属负极晶面向更稳定的(110)取向重排,并参与构筑薄而致密、富含无机组分的SEI/CEI界面膜。论文报告的实验数据包括:钠对称电池在1、5、10 mA/cm²条件下循环与剥离性能显著提升,最大可承受电流密度超过25 mA/cm²;NVP||Na电池在10C倍率下实现20000次循环,在50C超高倍率下实现16000次循环;在正极载量高达10.32 mg/cm²的NVP||Al@C电池中实现5C下1000次稳定循环。
本成果为实验室学术研究,NVP(磷酸钒钠)体系与循环数据均为实验室扣电/软包口径,与商业化电芯存在代差,不能据此判断商业化进度;循环寿命数据来自特定测试条件,放大制备与工况验证仍需时间;BSA添加剂的成本与规模化工艺可行性尚未披露。
