河南科技大学柳勇、任凤章团队 | 用于稳定和无枝晶碱金属负极的新兴碳点基纳米材料：应用与展望

背景：碱金属（锂、钠、钾）负极在循环过程中存在枝晶生长、体积膨胀和固态电解质界面膜（SEI）不稳定等关键问题，严重制约了高比能、长循环、高安全碱金属电池的发展。碳点（CDs）凭借其尺寸可调、表面官能团丰富及易于杂原子掺杂等特性，展现出调控离子沉积和稳定界面的巨大潜力。研究目的：河南科技大学柳勇、任凤章团队系统综述了基于碳点的纳米材料在稳定无枝晶碱金属负极中的最新研究进展。文章首先总结了碳点的两类制备方法（自上而下与自下而上），并重点探讨了碳点及其衍生物在固态/凝胶电解质、液态电解质添加剂、人工SEI构建及集流体修饰等不同策略中的应用设计与优化效果。通过分析碳点表面官能团调控、杂原子掺杂与电化学性能的构效关系，揭示了碳点促进均匀离子沉积、构建稳定界面的内在机制。结论：综述指出，碳点基纳米材料能够有效抑制枝晶生长、缓冲体积变化并提升电池库仑效率与循环寿命，已在锂、钠、钾金属电池中展现出优异的综合性能。尽管当前在规模化合成、界面作用机理解析及实用化验证方面仍面临挑战，碳点基材料为开发下一代高性能碱金属电池提供了重要思路。