柠檬酸三钠(余彦/陈俊松AFM:良好排列的金字塔形SbSn合金纳米阵列助力稳健的钠储存)

柠檬酸三钠

合金型负极材料具有较高的理论比容量,有望用于钠离子电池。然而,它们的实际应用受到钠合金化/脱合金时体积急剧变化导致的快速容量衰减的限制。中国科学技术大学余彦、电子科技大学陈俊松等人报道了一种在铜(Cu)基底上电沉积有序锑锡(SbSn)合金纳米阵列的简易制备方法。通过在体系中加入柠檬酸三钠和乙二胺盐酸盐作为结构导向剂,SbSn合金显示出排列良好的三棱锥结构阵列。在随后的热退火过程中,在纳米阵列的根部产生了“合金胶”,将 SbSn与Cu基底紧密连接。密度泛函理论计算结果表明,与单金属相比,制造的合金提供了能量上有利的Na扩散,并且“合金胶”提供了基底和SbSn之间的强相互作用。更重要的是,基于有限元分析,这种三棱锥状纳米结构的独特构造不仅在Na+浓度梯度上产生了很小的差异,而且还建立了均匀的应力分布,促进了Na+的高效扩散和有效应力耗散。
图1. SbSn纳米阵列的合成和表征总的来说,优化的成分和几何形状提高了当前SbSn合金纳米阵列的高倍率性能和延长的循环寿命。当直接用作钠储存的负极材料时,这种合金纳米阵列在 0.2 C下表现出 679 mAh g-1的可逆容量和在2 C下超过800次循环的511 mAh g-1(82%保留率)的优异循环稳定性。同时可以在 5 C的高比率下获得521 mAh g-1的稳定容量。
这种性能是文献中报道的类似合金基电极无法比拟的。此外,由 SbSn负极和Na3V2(PO4 )3正极组成的全电池可提供189 Wh kg-1的比能量(基于两个电极上活性材料的重量),这验证了其在实际应用中的巨大潜力。
图2. SbSn电极电化学行为的动力学分析Efficient Stress Dissipation in Well-Aligned Pyramidal SbSn Alloy Nanoarrays for Robust Sodium Storage. Advanced Functional Materials 2021. DOI: 10.1002/adfm.202104798 点击阅读原文,提交计算需求!

柠檬酸三钠相关文章

为您推荐

发表评论

您的电子邮箱地址不会被公开。 必填项已用*标注