由于锑具有合适的工作电压和较高的理论存储容量,锑被认为是一种很有前途的锂离子电池负极材料,受到了广泛的关注。然而,循环过程中的体积效应将导致锑阳极发生严重的结构塌陷并迅速降低容量。
有鉴于此,澳大利亚卧龙岗大学郭再萍教授等人,提出了一种通用且可扩展的策略,用于以M-N-C配位的方式锚固在瑞士奶酪样掺氮多孔碳上的M-Sb(M = Ni,Co或Fe)合金纳米复合材料(MS@NPC)。
本文要点
1)提出了一种通用的原位自模板辅助策略,用于合理设计和制备一系列具有M-N-C配位关系的锚固在瑞士奶酪样掺氮多孔碳上的M-Sb(M = Ni,Co或Fe)合金纳米复合材料(MS@NPC),作为LIB的阳极。
2)这种特殊的结构有助于提高Sb的电导率,减少离子扩散途径,并减轻Sb在重复循环下的体积变化。较大的界面孔网络结构,杂原子的引入以及强金属-N-C键的形成有效地增强了它们的电子导电性和结构完整性,并提供了丰富的界面锂存储。
3)实验结果证明了锑基复合材料的高倍率性能和出色的循环稳定性。电化学动力学研究表明,循环过程中容量的增加主要受扩散机制的控制,而不是赝电容来控制。
总之,该方法可为低成本、高性能的Sb基复合材料的合成提供了一条新的途径,有望应用于其他能源相关领域,如钠/钾离子电池或电催化。
参考文献:
Tao Yang et al. A General Strategy for Antimony‐Based Alloy Nanocomposite Embedded in Swiss‐Cheese‐Like Nitrogen‐Doped Porous Carbon for Energy Storage. Advanced Functional Materials, 2021.
DOI: 10.1002/adfm.202009433
https://doi.org/10.1002/adfm.202009433