本网讯（化学化工学院）钠金属电池凭借钠资源储量丰富、成本低廉、理论比容量高和氧化还原电位低等优势，被视为下一代大规模储能技术的有力竞争者。然而，固体电解质界面膜不稳定、循环过程中难以避免的体积膨胀以及钠枝晶的不可控生长，长期制约着钠金属负极的实际应用。近日，我校曹晏团队与中国科学院广州能源研究所（中国科学技术大学能源科学与技术学院）协作攻关，以高产量、廉价、天然的黏土矿物海泡石为刚性骨架，通过壳聚糖改性并耦合亚甲基蓝衍生的氮/硫共掺杂碳层，构筑了多功能壳聚糖改性海泡石@氮/硫共掺杂碳（CSMB@C）人工保护层，实现了钠金属负极界面的高效稳定。相关研究成果以“Synergistic Coupling of a Chitosan-Modified Sepiolite Rigid Framework With N/S Co-Doped Carbon for the Construction of a High-Performance Sodium Metal Anode Interface”为题，发表在化学领域国际知名期刊《ChemSusChem》上，并被评选为封面文章（doi: 10.1002/cssc.70990）。我校化学化工学院硕士研究生张杞熳为论文第一作者，曹晏教授为论文通讯作者、指导教师，与孙喆老师共同协调两地研究工作，安徽大学为论文第一单位。
针对单一组分界面难以同时兼顾离子传导、机械强度与亲钠性的难题，研究团队提出了多组分协同的界面设计策略：以高比表面积、富孔道的天然海泡石纤维提供刚性支撑与连续离子通道，以富含氨基和羟基的壳聚糖增强界面黏附并充当氮源，以含氮、硫的亚甲基蓝碳化形成氮/硫共掺杂碳层，引入吡啶氮、吡咯氮、石墨氮及C–S键等亲钠活性位点。三者协同构建的“刚柔并济”杂化框架促进了界面电子/离子耦合传输，降低钠成核势垒，诱导钠离子均匀成核与横向致密沉积，并调控界面电解液分解、诱导形成以NaF、Na2CO3和Na2O为主的无机富集SEI。
上述协同效应在结构与电化学表征中得到验证：CSMB@C保护层厚约35.58 μm，与钠基底结合紧密，电解液接触角由裸钠的28.8°降至18.6°，钠离子迁移数由0.48提升至0.63，成核过电位由258.9 mV降至154.3 mV，内层无机物种占比由41%提升至76%，NaF占比由74%提升至91%。CSMB@C@Na复合电极在对称电池中稳定循环超过3000小时；与Na3V2(PO4)3正极匹配的全电池在5 C倍率下比容量达104.37 mAh g−1，2000次循环后容量保持率69.29%，均明显优于裸钠体系。
该工作提出了一条低成本、可规模化的界面工程策略，为天然黏土矿物与生物质材料在先进储能器件中的高值化利用提供了新思路，对推动安全、耐久、高能量密度钠金属电池的实用化具有重要意义。
图该工作被评选为ChemSusChem封面文章
