合金型負(fù)極材料具有較高的理論比容量，有望用于鈉離子電池。然而，它們的實(shí)際應(yīng)用受到鈉合金化/脫合金時(shí)體積急劇變化導(dǎo)致的快速容量衰減的限制。中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)余彥、電子科技大學(xué)陳俊松等人報(bào)道了一種在銅（Cu）基底上電沉積有序銻錫（SbSn）合金納米陣列的簡易制備方法。通過在體系中加入檸檬酸三鈉和乙二胺鹽酸鹽作為結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑，SbSn合金顯示出排列良好的三棱錐結(jié)構(gòu)陣列。在隨后的熱退火過程中，在納米陣列的根部產(chǎn)生了“合金膠”，將 SbSn與Cu基底緊密連接。密度泛函理論計(jì)算結(jié)果表明，與單金屬相比，制造的合金提供了能量上有利的Na擴(kuò)散，并且“合金膠”提供了基底和SbSn之間的強(qiáng)相互作用。更重要的是，基于有限元分析，這種三棱錐狀納米結(jié)構(gòu)的獨(dú)特構(gòu)造不僅在Na+濃度梯度上產(chǎn)生了很小的差異，而且還建立了均勻的應(yīng)力分布，促進(jìn)了Na+的高效擴(kuò)散和有效應(yīng)力耗散。
總的來說，優(yōu)化的成分和幾何形狀提高了當(dāng)前SbSn合金納米陣列的高倍率性能和延長的循環(huán)壽命。當(dāng)直接用作鈉儲(chǔ)存的負(fù)極材料時(shí)，這種合金納米陣列在 0.2 C下表現(xiàn)出 679 mAh g-1的可逆容量和在2 C下超過800次循環(huán)的511 mAh g-1（82%保留率）的優(yōu)異循環(huán)穩(wěn)定性。同時(shí)可以在 5 C的高比率下獲得521 mAh g-1的穩(wěn)定容量。
這種性能是文獻(xiàn)中報(bào)道的類似合金基電極無法比擬的。此外，由 SbSn負(fù)極和Na3V2(PO4 )3正極組成的全電池可提供189 Wh kg-1的比能量（基于兩個(gè)電極上活性材料的重量），這驗(yàn)證了其在實(shí)際應(yīng)用中的巨大潛力。
圖2. SbSn電極電化學(xué)行為的動(dòng)力學(xué)分析
Efficient Stress Dissipation in Well-Aligned Pyramidal SbSn Alloy Nanoarrays for Robust Sodium Storage. Advanced Functional Materials 2021. DOI: 10.1002/adfm.202104798
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