鈉離子電池是一種令人興奮的后鋰儲(chǔ)能替代品，但其高性能負(fù)極材料仍然有限。磷基材料可用于鈉離子電池的高容量負(fù)極，但由于電導(dǎo)率低和體積膨脹大，通常面臨性能保持率低的問(wèn)題。為了生產(chǎn)具有成本效益的鈉離子電池，北京工業(yè)大學(xué)的研究人員合成了一系列 P-/Sn 基復(fù)合材料，作為高容量和高穩(wěn)定性的負(fù)極材料，使完整的電池能夠在 50 次循環(huán)后保持 97.7% 的容量保持率。
“考慮到鈉資源的豐富性和低成本，鈉離子電池有望成為廣泛使用的鋰離子電池的重要替代品”，主要通訊作者、北京工業(yè)大學(xué)教授于海軍表示。Yu說(shuō)，高容量負(fù)極材料，例如磷，因其理論容量高、放電電壓低和成本低而受到廣泛關(guān)注。“然而，磷通常會(huì)遭受大的體積膨脹，導(dǎo)致許多問(wèn)題，例如結(jié)構(gòu)坍塌、顆粒粉化，從而導(dǎo)致性能快速衰減。因此，必須通過(guò)適當(dāng)?shù)嘏c錫等其他元素合金化并構(gòu)建設(shè)計(jì)良好的微觀結(jié)構(gòu)來(lái)緩沖這些問(wèn)題。”
“開發(fā)低體積膨脹和長(zhǎng)循環(huán)穩(wěn)定的磷基復(fù)合負(fù)極材料已成為一個(gè)緊迫的問(wèn)題”，于說(shuō)，“開發(fā)具有成本效益和可擴(kuò)展性的方法來(lái)優(yōu)雅地調(diào)整復(fù)合材料的微觀結(jié)構(gòu)以消除他們的缺點(diǎn)。”在他們的論文中，通過(guò)簡(jiǎn)單且低成本的一步球磨合成了一系列 P-/Sn 基復(fù)合材料。包含晶體納米域(例如 Sn4P3)的最佳結(jié)構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)了嵌入和分離在非晶磷基體中的錫。這種結(jié)構(gòu)阻礙了金屬錫基顆粒的聚集并提高了非晶磷的導(dǎo)電性，從而提高了電化學(xué)反應(yīng)的效率。此外，由于磷的晶疇尺寸小和無(wú)定形性質(zhì)，抑制了體積膨脹引起的顆粒坍塌，使材料具有高穩(wěn)定性。
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