高容量、低成本的钙金属电池是大规模储能锂离子电池的理想替代品，然而与不可控的钙沉积/剥离高度相关的不可逆钙金属负极，严重阻碍了其发展。
在此，中国科学技术大学曹瑞国、焦淑红等人报道了一种新型铆接策略，即通过引入原位形成的钠金属介质来调节碳纳米管薄膜（CNF）三维结构中钙金属阳极的成核和生长。研究发现，钠金属介质在钙成核之前首先沉积在CNF基底上，随后由于其热力学动力学特性，会诱导致密而均匀的钙金属沉积。
基于此，即使在10 mA cm−2的高电流密度和5 mAh cm−2的高容量下，也能实现无枝晶钙金属的均匀成核生长。此外，钙金属电池的循环寿命也达到了前所未有的800次以上，库仑效率超过98.4%。
图1. 基于非原位同步辐射的软X射线显微镜测量
总之，该工作报道了一种简单的铆接策略，利用钠介质来调节钙金属在碳基底上的沉积/剥离行为，从而得到高性能的钙金属负极。通过原位XRD和非原位纳米CT，成功揭示了钠介质铆接钙金属的成核和生长机制，该机制有效地调节了CNF基底上无枝晶和可逆的钙金属负极沉积/剥离。
通过DFT计算进一步证实了钠和钙之间良好的亲和性，表明金属钙在钠介质上有良好的氧化还原反应。基于此，金属钙负极展现出巨大的实际应用潜力。因此，该工作为钙金属电池的发展开辟了新的途径。
图2. Ca金属负极的电化学评估
Riveting Nucleation Enabled Long Cycling Life Calcium Metal Anodes, Advanced Materials 2025 DOI: 10.1002/adma.202415657
声明：如需转载请注明出处（华算科技旗下资讯学习网站-学术资讯），并附有原文链接，谢谢！