1构。CO2的壳层通过与钠反应降低了钠的成核能垒，降低了钠的初始成核能。镍骨架具有 2高导电性，良好的机械延展性和丰富的多孔结构，对电解液具有良好的浸润性。独特的载 3体结构引导钠金属均匀成核，抑制钠金属的体积膨胀和枝晶生长。在1mAcm2,1mAh 4cm2条件下，Na/CNF负极在1000次循环中表现出良好的稳定性。此外，与NaV(PO)3正 5极组装全电池时，在高电流密度5C(1C=110mAg)下稳定循环300圈，表现出良好的 6适用性和稳定性。3D金属载体结构的电极与电解液之间普遍存在着浸润性差、界面电阻大、 7循环过程中枝晶生长等一系列问题，这会导致库仑效率低、循环寿命差，甚至存在安全隐 8患。设计和构建具有高导电性、电极/电解液兼容性和结构稳定性的边界层有助于3D金属 9载体结构电池的发展。 Untorm,dendrite-free 10 1l图8(a)钠金属在CF@Zn0上的成核和沉过程。(b)CF@ZnO界面局部电流密度分布的多物理场仿真模 12拟。(C)钠在NausSna上的电荷德度2(d钠在纯Na、Na,O和Na1sSn4上的结合能。(e)钠金属在Na-Sn合 13金NaO载体上的沉积/溶解未意图。（⑤Na在CNF上的沉积示意图1. 14Fig.8 (a)Schematic of the Na nucleation and deposition processes on the CF@ZnO.(b)COMSOL simulation of 15the local current density distribution at the substrate/electrolyte interface of CF@ZnO.(c)The charge density for 16Na on NasSn(d)Bar chart on the summary of the calculated binding energy of Na on pure Na,NaO and 17NasSn.(e)Na stripping and plating process on Na-Sn alloy/Na2O framework!31 (f)Schematic illustration of Na 18stripping/pnCNF 193、3D区eme盖戴体 20 MXenes在有关钠金属负极的研究和应用中尚处于起步阶段。将碳布、碳纳米管等碳 2l基材料与MXene复合，可制备出柔性、高性能的金属负极a41,51。He等人报道了一种新型 223D羟基化MXene/碳纳米管(h-TiCz/CNT)复合材料，诱导金属钠在h-TiC2/CNTs组成的框 23架内均匀沉积（图9a)841.3Dh-TisC/CNTs复合材料具有快速的Na扩散动力学、丰富的 24亲钠官能团和优异的力学性能。通过理论计算表明，羟基化的MXene材料具有与金属钠原 25子更强的结合能（图9b)。当电流密度为1mAcm2时，h-Ti;C2/CNTs的初始成核能为6 26mV,比裸Cu和CNTs初始成核能小得多（图9c)。h-TisC2/CNTs对称电池在1mAcm2,1 27 mAh cm2的条件下，稳定循环4000h。此外，以h-TisC/CNTs/Na为负极构建了Na-O2电池 28(图9d),在限定放电容量为1000mAhg时，Na-O2电池稳定循环70次，库伦效率高达构。CuO2的壳层通过与钠反应降低了钠的成核能垒，降低了钠的初始成核能。镍骨架具有 高导电性，良好的机械延展性和丰富的多孔结构，对电解液具有良好的浸润性。独特的载 体结构引导钠金属均匀成核，抑制钠金属的体积膨胀和枝晶生长。在 1 mA cm-2，1 mAh cm-2条件下，Na/CNF 负极在 1000 次循环中表现出良好的稳定性。此外，与 Na3V2(PO4)3正 极组装全电池时，在高电流密度 5C（1 C = 110 mA g -1）下稳定循环 300 圈，表现出良好的 适用性和稳定性。3D 金属载体结构的电极与电解液之间普遍存在着浸润性差、界面电阻大、 循环过程中枝晶生长等一系列问题，这会导致库仑效率低、循环寿命差，甚至存在安全隐 患。设计和构建具有高导电性、电极/电解液兼容性和结构稳定性的边界层有助于 3D 金属 载体结构电池的发展。 图 8 (a) 钠金属在 CF@ZnO 上的成核和沉积过程。(b) CF@ZnO 界面局部电流密度分布的多物理场仿真模 拟。(c) 钠在 Na15Sn4上的电荷密度[82]。(d) 钠在纯 Na、Na2O 和 Na15Sn4上的结合能。(e) 钠金属在 Na-Sn 合 金/Na2O 载体上的沉积/溶解示意图[83]。(f) Na 在 CNF 上的沉积示意图[75]。 Fig. 8 (a) Schematic of the Na nucleation and deposition processes on the CF@ZnO. (b) COMSOL simulation of the local current density distribution at the substrate/electrolyte interface of CF@ZnO. (c) The charge density for Na on Na15Sn4 [82]. (d) Bar chart on the summary of the calculated binding energy of Na on pure Na, Na 2O and Na15Sn4. (e) Na stripping and plating process on Na-Sn alloy/Na2O framework[83]. (f) Schematic illustration of Na stripping/plating on CNF[75] . 3、3D MXene 基载体 MXenes 在有关钠金属负极的研究和应用中尚处于起步阶段。将碳布、碳纳米管等碳 基材料与 MXene 复合，可制备出柔性、高性能的金属负极[84], [85]。He 等人报道了一种新型 3D 羟基化 MXene/碳纳米管 (h-Ti3C2/CNT) 复合材料，诱导金属钠在 h-Ti3C2/CNTs 组成的框 架内均匀沉积（图 9a）[84]。3D h-Ti3C2/CNTs 复合材料具有快速的 Na+扩散动力学、丰富的 亲钠官能团和优异的力学性能。通过理论计算表明，羟基化的 MXene 材料具有与金属钠原 子更强的结合能（图 9b）。当电流密度为 1 mA cm-2时，h-Ti3C2/CNTs 的初始成核能为 6 mV，比裸 Cu 和 CNTs 初始成核能小得多（图 9c）。h-Ti3C2/CNTs 对称电池在 1 mA cm-2，1 mAh cm-2的条件下，稳定循环 4000 h。此外，以 h-Ti3C2/CNTs/Na 为负极构建了 Na-O2电池 （图 9d），在限定放电容量为 1000 mAh g-1时，Na-O2电池稳定循环 70 次，库伦效率高达 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 录用稿件，非最终出版稿