陈俊松&余彦AFM：排列整齐的金字塔形锑锡合金纳米阵列中的有效应力耗散用于稳健的钠储存

Nanoyu

2021-06-30

合金型负极材料具有高的理论比容量，有望用于钠离子电池。然而，其实际应用受到钠（Na）合金化/脱合金化时体积剧烈变化引起的快速容量衰减的严重限制。

近日，电子科技大学陈俊松教授，中科大余彦教授报道了采用无模板电沉积法成功地在铜（Cu）基底上制备了自支撑锑锡（SbSn）合金纳米阵列。

文章要点

1）研究发现，单个SbSn亚基表现出金字塔状的形态，随后在氩气下退火导致形成SbSnCu三元相，该三元相作为“合金胶”将活性锑锡连接到铜基底上。

2）当用作钠储存的负极材料时，制备的SbSn合金纳米阵列在5 C下表现出521 mAh g^-1的优异倍率容量，在2 C下800次循环后的高保留率为82%，优于大多数报道的SbSn合金电极。此外，由SbSn和Na₃V₂(PO₄)₃组成的全电池提供了189 Wh kg^-1的比能量密度。

3）密度泛函理论（DFT）计算结果表明，与Sb和Sn的单个金属相比，合金成分提供了更有利的钠扩散，而三元“合金胶”的存在则增强了纳米阵列的结构稳定性。此外，基于有限元分析的模拟结果证实，这种金字塔状的三角形几何形状有利于活性材料的有效利用以及循环过程中诱发的内应力的耗散。

总的来说，优化的组成和几何形状提高了当前SbSn合金纳米阵列的高倍率性能和循环寿命。

参考文献

Xinyan Li, et al, Efficient Stress Dissipation in Well-Aligned Pyramidal SbSn Alloy Nanoarrays for Robust Sodium Storage, Adv. Funct. Mater. 2021

DOI: 10.1002/adfm.202104798

https://doi.org/10.1002/adfm.202104798