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2026-09-19
中国粉体网讯 传统钠离子电池的能量密度通常在110–160 Wh/kg,低于磷酸铁锂电池,限制了其在新能源汽车等高端场景的应用。无负极钠金属电池因具有高理论能量密度、低成本和无需过量钠源等优势,被认为是下一代高比能储能体系的重要候选。
所谓“无负极”,是指在电池结构中省略传统意义上的负极活性材料,仅使用集流体作为负极。充电时,正极脱出的钠离子沉积到集流体上形成钠金属负极;放电时,沉积的钠金属重新回到正极侧。这一设计不仅解决了传统电池负极活性材料(如硬碳)的容量限制和电荷传递速度瓶颈,还在相同体积或重量下容纳更多活性物质,从而显著提高能量密度,同时简化制造工艺流程、降低生产成本。“无负极+半固态”的技术组合,也被视为钠电池下一阶段发展的重要方向。
然而,无负极固态钠电池虽兼具能量密度、安全性能、成本等多方面优势,却面临着严重的钠枝晶生长与低循环稳定性问题。在含液体系下,钠枝晶的生长被认为是形貌变化、不均匀电场分布和钠离子通量之间复杂相互作用的结果,包括枝晶的形成和传播两个独立步骤。添加特定静电屏蔽效应阳离子是抑制不均匀钠成核的有效方式,但目前的电屏蔽策略通常导致富有机物的界面相,其离子传输缓慢,增加了局部极化。一旦钠成核与沉积过电位超过Na+/Na与静电屏蔽离子/金属电对之间的电位差,电屏蔽效应就会失效,钠枝晶仍会突破抑制继续生长。因此,如何在抑制过电位的同时维持静电屏蔽的有效性,成为无负极固态钠电池界面设计的关键挑战。
固态钠电池因具备高能量密度与安全性而备受关注。其中,钠超离子导体(NaSICON)型Na₃Zr₂Si₂PO₁₂(NZSP)固态电解质因其较高的离子电导率、宽电化学窗口和良好的空气稳定性,被认为是目前最平衡的选择之一。然而,固态电解质与钠金属之间的刚性界面接触问题依然存在,这不仅导致界面电阻增大,还可能加剧钠枝晶生长,成为制约无负极固态钠电池性能的关键瓶颈。
2026年10月30日,中国粉体网联合柏德英思展览(上海)有限公司将在上海举办“2026第三届钠离子电池材料技术研讨会”。本届大会聚焦正负极材料创新、钠离子电池产业化应用等核心议题,配套全产业链展位展示与精准供需对接。届时,来自上海大学的冯吴亮副教授将带来《“无负极”固态钠电池界面及关键材料研究》的报告。本次报告聚焦于“无负极”固态钠电池关键基础科学,从界面稳定性、枝晶抑制、钠离子固体电解质设计等角度阐述现有及未来可行的解决策略,为攻坚“无负极”固态钠电池关键挑战,推进实现>200瓦时/公斤钠电池储能器件提供新思路。

嘉宾介绍:
冯吴亮,男,博士学历,上海大学副教授,上海市“超级博士后”获得者,《Science Bulletin》、《eScience》、《Carbon Neutralization》期刊青年编委。2022年入职上海大学理学院。主要研究方向为固态锂/钠电池、新型锂/钠离子固体电解质。目前已在Sci. Adv.、J. Am. Chem. Soc.、Angew. Chem. Int. Ed.、Adv. Mater.等国际知名杂志发表学术论文50余篇。获国自然面上项目、国自然青年项目、教育部重点实验室开放基金,及多项企业委托项目资助。
(中国粉体网编辑整理/乔木)
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