SCMs|中空核壳型锑碳材料的钠化过程观测与高效率储钠

锑因其高容量、低电压等优点成为备受关注的钠离子电池负极材料，但钠化过程中巨大的体积膨胀使其难以实现稳定的循环。近日，南方科技大学谷猛教授等人在SCIENCE CHINA Materials发表研究论文，提出了一个氧化-包覆-还原的策略，将不适合直接用作负极的商业化锑粉加工成中空核壳型棒状锑碳复合材料。氧化锑受热升华还原的过程中，在碳层上形成了密集分布的锑单原子。

利用原位环境电镜，将该材料构建成微观纳米电池，实现了钠化过程的实时观测。发现锑在钠化过程中发生不规则膨胀，碳层可随锑膨胀产生相应变形。碳层内部的原有空间以及碳层向外扩张的能力，均有利于维持碳层对锑在钠化膨胀过程中的包覆效果。

图1 中空核壳型Sb@C的电池测试结果。

在电池测试中，该材料在0.1 C下的可逆比容量超过620 mA h g⁻¹，首圈的库伦效率高达84.9% (显著高于文献报道的水平)，以及在1 V vs. Na⁺/Na的电位以下可完成95%的充电容量。该材料优异的电池性能说明中空核壳型结构设计可用于开发实用型锑基钠电负极材料。

文章信息

Yang, X., Zhu, Y., Wu, D. et al. Observing sodiation process and achieving high efficiency of yolk-shell antimony@carbon rods. Sci. China Mater. (2021). https://doi.org/10.1007/s40843-021-1737-6

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