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通过协同整合介孔性钠，实现高功率钠金属HAWKER蓄电池3V2（PO4)3/NC阴极和预钠碳涂层铝阳极

使具有显著可逆性和速率能力的钠金属电池（SMB）在很大程度上取决于所用电极材料和电解质。本研究中，SMB通过协同集成介孔且掺氮的碳包层磷酸钠（meso-NVP/NC）阴极、预钠碳涂层铝（C/Al）阳极和1 M NaPF，实现了卓越的可逆容量和高功率性能₆/diglyme电解质。值得注意的是，设计中的SMB能够提供令人印象深刻的高能量密度270 Wh/Kg和3244 W/Kg的功率密度，尽管C/Al阳极预镀层面积容量仅为0.25 mAh/cm。².这些令人鼓舞的结果可能受益于：（1）碳酸氢钠和二氢磷酸铵在增加比表面积并促进氩气气氛中合成中核-NVP/NC掺杂的氮掺杂方面发挥关键作用，（2）独特的织物特性和连续的氮掺杂碳网络，同时促进中介质内的钠运输和电子导电性- NVP/NC，以及（3）由C/Al的亲钠性和电子导电特性促进的稳定快速Na镀层/剥离特性。因此，这里讨论的结果理性地表明，优化电极材料和电解质以适应高功率单体柱的重要性。⁺

图形摘要

相比传统钠离子电池（SIBs），具有更强的体积和重力能量密度，近年来引起了广泛关注。这一兴趣源于钠箔相较于常用硬碳阳极的优势，包括其轻质（D： 0.97 g/cm）³），理论容量高（1166 mAh/g），以及极高的灵活性 [[1]， [2]， [3]]。然而，直接使用钠箔作为阳极常导致不良树突生长，严重影响循环性并可能引发内部短路[4,5]。尽管人工构造钠箔表面层已被证明能延长SMB的循环性能[1,3,4，[6]，[7]，[8]]，但这些程序通常在手套箱中进行，显著限制了其实际应用。此外，目前市售的钠箔厚度过厚（约400微米），无法实现高体积能量密度。因此，开发一种高效且直接的方法来解决上述问题是我们关注且迫切需要的。
由于技术挑战和成本考量，迄今为止，制造较薄的钠箔（即小于50微米）并用作SMB阳极尚未被广泛采用。鉴于这些因素，有人提议在改良的集电器上预先沉积适量的钠金属，以设计复合阳极，称为无阳极单向阳极 [[9]， [10]， [11]， [12]。为确保钠电镀和剥离性能优异，改良型集电器应促进钠离子通量的均匀快速，降低成核潜能和生长过电位，并提供足够的电子传输。受界面工程理念启发，多种具有亲钠性和/或电子导电性的复合材料被涂覆在导电基板上。其中包括MOF来源碳（Cu@C[13]、ZnO@NC[14]、CoNC[15]）、金属（Ag [16,17]、Zn [18]、Bi [19]）和ZnIn₂S₄/碳纳米管[20]被证明能有效促进钠电镀和剥离性能。这些研究显示，成核潜力低，生长过势较少，可逆性良好，且具有显著的循环稳定性。不可避免地，合金化和脱合金过程会在1^圣循环极大地影响了其最初的库仑效率[19，[21]，[22]，[23]，[24]]。
另一方面，与传统SIB一样，实现高性能SMB不仅依赖阳极，还关键于阴极的协同优化，尤其是其循环稳定性[25,26]。在已开发的阴极材料中，磷酸钒（Na₃V₂（PO₄)₃，NVP），这是一种多阴离子化合物，已被广泛应用，其特点是具有稳定的三维框架促进钠离子扩散，并且具有约3.4伏的平坦电荷-放电平台（相较于Na/Na） [[27]， [28]， [29]]。为最大化NVP的电化学性能，文献中报道的典型策略包括将其与含碳材料结合以增强电子导电性，以及操控形态和结构特征以促进离子运输[27，[30]，[31]，[32]，[33]]。与传统加热和干燥方法不同，我们之前的研究采用微波辅助加热，随后冷冻干燥，制备多阴离子化合物的前体[32,34]。前者提供更高效且均匀的加热，使目标化合物能够快速且均匀地成核;后者通过直接昇华溶剂增加比表面积，相较于传统烤箱干燥[32]。⁺
得益于微波辅助溶胶工艺和冻干所赋予的独特形态和质地特性[32,34]，本研究采用相同工艺合成了介孔性和氮掺杂的碳涂层NVP微粒（中叶NVP/NC MPs），并将氢氧化钠替换为碳酸钠作为钠源。研究探讨了碳酸氢钠对合成中叶-NVP/NC形态和织物性质的影响。经过系统物理化学分析，随后使用1 M NaPF评估了中核非晶磷/NC的电化学性能及商业碳涂层铝箔（C/Al）钠电镀/剥离行为₆/diglyme电解质。最后，对C/Al的预钠容量进行了调整，以评估其对无阳极SMB性能的影响，这为高性能SMB提供了更多见解。

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