钠金属电池，以其较低的造价、丰富的自然资源储备及高能量密度等优势，广泛被视作下一代储能技术的强有力候选者。然而，钠枝晶的生长、循环性能不佳等诸多问题，严重制约了其向商业化应用的推进。在此背景下，构建多孔集流体的重要性愈发凸显，它不仅可以有效地引导钠金属均匀沉积，进而有效抑制枝晶的生成，还能够缓和电极在循环过程中的体积膨胀，进一步增强电池的循环稳定性。在探索适用于钠金属电池的多孔集流体的众多研究中，铝材料因其轻质、高导电性以及高成本效益等特性而受到广泛关注。尽管存在这些优势，关于钠金属电池用多孔铝集流体的研究仍鲜有报道，这主要归因于开发出符合钠金属电池所需精确特性的多孔铝结构面临着巨大的挑战。

铝金属因其高度反应活性而在表面形成一层稳定的氧化层，这一层氧化层在烧结过程中阻碍了颗粒间的融合，导致形成具有多孔结构的难度增加。针对此问题，南京邮电大学马延文教授、赵进教授团队提出了一种创新的局部共晶熔融策略，旨在通过该策略制备出适用于钠金属负极需求的多孔铝合金集流体（PAC）。依赖于在共晶温度下铝颗粒间形成的共晶液相，该液相能有效破坏颗粒表面的氧化层，从而促进颗粒间的焊接。所得到的多孔铝合金集流体（PAC）具有微米级孔隙、良好的导电性、较大的比表面积以及可控的厚度。

（1）局部共晶熔融策略打破了铝表面氧化层的阻碍，成功制备出的多孔铝合金集流体；

（2）铜的引入不仅显著降低了粉末烧结的温度，同时提高了多孔铝的结构强度，提高了金属钠的负载能力；

（3）通过使用合适孔径的多孔铝集流体，钠金属负极的电化学性能得到了有效的提升。

图1. PAC集流体的局部共晶策略制备工艺及结构表征：(a, b) 纯铝烧结示意图和局部共晶熔融示意图；(c) PAC光学照片;(d) SEM顶部图像；插图为PAC的SEM横截面图；(e, f) PAC的元素分布；(g) PAC的X射线衍射图。

图2. PAC的局部共晶反应相图分析及SEM图片：(a-d) 不同Cu含量的PAC的SEM图像(a) 5wt %，(b) 10wt %，(c) 40wt %， (d) 50wt %；(e, f) 不同烧结温度的PAC的SEM图像(e) 580℃，(f) 600℃；(g)部分Al-Cu相图。比例尺：25 μm。

图3. PAC 在金属钠沉积/溶解过程中的SEM表征及模拟分析：(a-c) 沉积前PAC的SEM顶部图；(d-e) COMSOL多物理场模拟对应的电流密度分布；(g-i) 在0.5 mAh cm^-2,  0.5 mA cm^-2沉积条件下PAC的SEM顶部图；(j-1)对应的SEM截面图。图中比例尺：25 μm。

图4. PAC和PLAl的电化学性能测试：(a, b) 半电池库伦效率测试 (a) 1 mAh cm^-2, (b) 5 mAh cm^-2; (c)对称电池的循环测试; (d, e)全电池测试(d) 循环性能测试,（e）对应的恒电流充放电曲线。

Hu T, Wu Q, Wang C, et al. Enhancing the electrochemical performance of Na metal anodes via local eutectic melting in porous Al-Cu alloy hosts. Nano Research, 2024, https://doi.org/10.1007/s12274-024-6588-3.