钠（Na）金属电池因其低成本和高能量密度被认为是下一代电化学储能的有前景的解决方案。然而，缓慢的钠动力学导致不利的钠沉积和枝晶生长，损害了循环性能。
2025年2月20日，燕山大学彭秋明教授、Jinming Wang在国际知名期刊Nature Communications发表题为《A nanotwinned-alloy strategy enables fast sodium deposition dynamics》的研究论文，邹国栋为论文第一作者，彭秋明教授、Jinming Wang为论文共同通讯作者。
其研究方向为超高压下轻合金的结构改性及性能；轻金属材料的储能性能；新型二维MXene基材料的合成与功能化。
他的研究方向为轻金属与储能材料的研究。
作者采用具有成本效益的Al-Si合金进行验证，通过高压固溶处理将Si的溶解度扩展到10 wt.%，随后通过焦耳加热处理形成了体积分数为82.7%的纳米孪晶Si颗粒。
亲钠纳米孪晶Si位点表现出高扩散速率，这使得无量纲电化学Damköhler数降至远低于1，从而将扩散控制沉积行为转变为反应控制沉积。
这种转变促进了球形钠沉积和无枝晶生长，使对称电池能够在5 mA cm-2的电流密度下稳定地进行钠沉积/剥离超过5300小时，累积容量达到13.25 Ah cm-2。这种策略也在另一种具有纳米孪晶银结构的CuAg系统中得到了验证。
图1：Al-Si合金的结a构特征
图2：亲钠机制
图3：非对称和对称电池性能
图4：全电池的电化学性能
这项研究通过纳米孪晶合金策略，成功解决了钠金属电池中钠沉积动力学缓慢和枝晶生长的问题。纳米孪晶结构显著提升了钠离子的扩散速率，改变了沉积行为，实现了均匀的球形钠沉积。实验结果表明，这种合金策略在对称电池和全电池中均展现出优异的性能，为钠金属电池的商业化应用提供了重要的理论和技术支持。未来，该策略有望进一步拓展到其他金属电池体系，推动高性能金属电池的发展。
Zou, G., Wang, J., Sun, Y. et al. A nanotwinned-alloy strategy enables fast sodium deposition dynamics.Nat Commun16, 1795 (2025). https://doi.org/10.1038/s41467-025-56957-w
