随着“双碳”战略的深入推进，研发高比能、低成本的新型储能技术具有重要意义。钠-二氧化碳（Na-CO₂）电池具有较高的理论比能，并可在放电过程中将CO₂转化为固态产物，是兼具储能与CO₂利用潜力的被广泛看好的新型储能体系。然而，该体系的实际性能严重受限于钠金属负极的沉积不均、枝晶生长等问题，其诱导的局部电流热点会导致严重的CO₂气体负极腐蚀与固体电解质界面（SEI）的反复破裂。此外，传统的界面改性策略通常难以同时满足低N/P比、贫电解液、宽温域运行等面向实际应用的测试条件，难以突破体系的固有局限。

针对上述问题，西安交通大学化学学院胡小飞教授团队与燕山大学黄苇苇教授团队合作，设计并合成了一种全共轭、有序交错堆叠（AB-stacked）的C₆O₆-TAPT共价有机框架（COF）多功能涂层。一系列表征与理论计算表明，该全共轭骨架独特的“快速电子云响应”机制与密集极性官能团（C=O和C=N）的“钠夹”效应发挥了关键调控作用，显著降低了界面的去溶剂化能垒，并有效平衡了局部电场。该界面工程调控了电解液的分解路径，构筑了富无机组分的SEI膜，促进均匀成核与沉积，大幅缓解界面应力集中，降低SEI破裂风险。电化学测试显示，结合卷对卷（roll-to-roll）连续工艺制备的规模化复合负极，使Na-CO₂全电池的充放电极化低至1.4 V；即使在严苛的贫电解液及较低N/P比条件下，电池仍能稳定循环超100圈，放电比容量高达11552 mAh g^-1，为长寿命、高性能的面向工业需求的Na-CO₂电池提供了全新方案。

该研究成果以《基于极性官能团界面工程调控工业级规模化负极钠沉积行为助力高性能钠-二氧化碳电池》（Regulating Sodium Deposition Behavior via Polar Functional Group-Based Interfacial Engineering on an Industrial-Scale Anode for High-Performance Na-CO₂ Batteries）为题，发表在国际顶尖学术期刊《德国应用化学》（Angewandte Chemie International Edition）上。西安交通大学直博生张晗琦、燕山大学硕士研究生彭少辰与西安交通大学直博生樊一鸣为本文的共同第一作者，西安交通大学胡小飞教授与燕山大学黄苇苇教授为本文的共同通讯作者。论文第一通讯单位为西安交通大学。

该研究工作得到了国家自然科学基金、西安交通大学青年拔尖人才计划等项目的经费资助。表征测试与理论计算工作得到了西安交通大学分析测试共享中心及高性能计算中心等相关平台的大力支持。

文章链接：https://doi.org/10.1002/anie.5076332