近日，课题组在钠金属电池负极界面稳定化及功能化隔膜设计方面取得重要研究进展，相关成果以“Modulating Ion Transport via a Cu-MOF@Zein Nanofiber-Tailored Separator for Ultrastable and Dendrite-Free Sodium-Metal Batteries”为题，发表于物理学国际知名期刊《Applied Physics Letters》。曾龙辉教授、王烨教授和王辉教授为共同通讯作者，郑州大学物理学院为第一完成单位。

钠金属电池（SMBs）因钠资源丰富且具有高理论比容量，被视作极具竞争力的大规模储能方案。然而，钠金属负极在充放电过程中极易发生不可控的枝晶生长，不仅会加速电解液消耗并导致容量衰减，还可能刺穿隔膜，引发安全隐患。隔膜作为电池的关键组成部分，其微观结构直接影响离子传输速率及分布的均匀性。传统聚烯烃隔膜由于孔径分布不均，难以有效抑制枝晶生长。因此，开发具备离子流调控功能的新型隔膜，已成为推动钠金属电池商业化进程的核心课题。

图.全电池及软包电池的结构示意图、原位EIS阻抗分析，以及综合电化学性能评估。

醇溶蛋白（Zein）的复合纳米纤维隔膜。该定制化隔膜充分发挥了Cu-MOF的高孔隙率优势以及Zein蛋白丰富的极性基团特性，实现了对钠离子输运行为的精准调控。实验结果表明，所设计的隔膜能有效降低局部电流密度、消除尖端效应，即使在极高电流密度下仍可实现均匀、平整的钠沉积形貌。采用该隔膜组装的钠金属对称电池表现出优异的循环稳定性，其循环寿命超过1000小时。该研究为解决金属负极的不稳定性问题提供了新的物理模型与材料设计思路

该项工作得到了国家自然科学基金和河南省自然科学基金的支持。

论文链接：https://doi.org/10.1063/5.0303319