在原子水平上限制鈉（Na）枝晶的生長是實(shí)現(xiàn)鈉金屬電池（SMB）穩(wěn)定性和安全性的前提。近日，中國科學(xué)院吳忠?guī)洝⒅袊茖W(xué)技術(shù)大學(xué)余彥、浙江大學(xué)陸俊報(bào)道了用sp雜化法將第四主族元素（Sn、Ge、Pb）作為單金屬原子錨定在石墨烯（Sn、Ge、Pb SAs/G）上，用于無枝晶鈉金屬陽極的通用合成。
本文要點(diǎn)：
1) 對Sn SAs/G上Na生長的原位實(shí)時(shí)觀察揭示了原子水平上動(dòng)力學(xué)均勻的平面沉積，從而大大抑制了枝晶生長。對稱的Sn-SAs/G-Na電池在200次循環(huán)中表現(xiàn)出99.8%的高庫侖效率，在4 mA cm-2下具有600小時(shí)的長期循環(huán)能力，在8 mA cm-2時(shí)具有40 mV的超低過電位。
2) 此外，全電池Na3V2（PO4）3||Sn SAs/G-Na在20 C下具有67 mAh g?1的倍率性能，在500次循環(huán)后容量保持率高達(dá)91%。對不同M SAs/G（M = Sn、Ni、Zn、Fe、Co）上Na沉積的理論計(jì)算表明，Sn SAs/G的5s25p2電子構(gòu)型實(shí)現(xiàn)了Na團(tuán)簇沿石墨烯平面的平面沉積機(jī)制。
Yaguang Li et.al The sp Hybridization of Tin Single Atoms for Dendrite-Free Sodium Metal Batteries Adv. Mater. 2024
DOI: 10.1002/adma.202415026
https://doi.org/10.1002/adma.202415026
