近日，王鸣生教授课题组以中空介孔碳球为模型，利用原位透射电镜表征发现了钠/钾金属在小直径（小于10nm）通孔中的超快物质传输过程，并基于密度泛函理论计算和分子动力学模拟揭示了Na/K离子在碱金属/碳界面处的快速传输机制。由于该机制的存在，当集流体中的纳米通孔被Na/K金属填充满后（即形成Na/K-C界面），不仅不会阻碍离子传输，反而加速了这一过程，为碱金属快速均匀沉积到整个集流体内部空间提供了关键路径。该发现为解决钠、钾离子传输动力学缓慢的问题提供了有效方案。此外，这种在碳材料中引入纳米通孔从而提升Na/K传输效率的方法具有很好的普适性，课题组据此进一步制备了不同维度的含有贯通介孔设计的碳基宿主材料，包括1D碳管和2D碳片，它们同样展现了超快的传输动力学行为，并在电化学性能测试中都表现出无枝晶的沉积行为、稳定的长循环性能以及出色的倍率性能。
相关成果以“Superfast Mass Transport of Na/K Via Mesochannels for Dendrite-Free Metal Batteries”为题发表于Advanced Materials (2023, 35, 2210447)，并被选为封面论文。学院博士生叶伟彬与化学化工学院博士生厉昕为该论文共同第一作者，王鸣生教授、程勇助理教授及化学化工学院董全峰教授为共同通讯作者。
此前，王鸣生教授课题组还与董全峰教授课题组合作，借助原位TEM实时观察一种内嵌Zn原子位点的管状碳材料诱导钠金属高效可逆“封装”的微观过程并揭示了其机理。相关成果以“An encapsulation-Based Sodium Storage via Zn-Single-Ttom Implanted Carbon Nanotubes”发表于Advanced Materials (2022, 34, 2202898)。厉昕博士与叶伟彬博士为论文共同第一作者，董全峰教授与王鸣生教授为共同通讯作者。
Advanced Materials (2023) 论文、封面链接：
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202210447
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202370109
Advanced Materials (2022) 论文链接：
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202202898
