铋锑合金结合了锑（Sb）的高理论容量和铋（Bi）的优良倍率性能，被认为是一种很有前途的钾离子电池（PIBs）负极材料。然而，其循环时大的体积变化和缓慢的反应动力学导致了PIBs的容量衰减严重和较差的倍率性能。
近日，华南理工大学严玉蓉，吴松平报道了精心设计了一种银耳状碳微球中的纳米限域的BiSb（BiSb@TCs）来解决上述问题。
文章要点
1）研究人员将可溶性盐溶解在去离子水中，聚集成均一溶液，在180 °C的热流空气中喷雾生成微球。其中，C4H4KO7Sb·1/2H2O和C12H10BiK3O14在微球中以三维“有机网络”的形式作为金属前驱体，C6H17N3O7可作为络合剂和造孔剂。KCl晶体起到了微米级无机模板剂的作用。在热解和热还原过程中，KCl晶体保持固定，使三维“有机网络”转变为三维碳骨架，继承了母体前驱体的形貌。同时，通过碳热还原将均匀合金化的BiSb纳米颗粒原位嵌入到上述三维碳骨架中。在将KCl晶体从原来的位置移动后，合金化的BiSb纳米颗粒被限域在具有银耳形貌的碳微球中，最终获得BiSb@TCs。
2）所制备的BiSb@TCs在电流密度为2 A g−1的超长5700次循环后的可逆容量为181 mAh g−1，在6 A g−1下的倍率容量为119.3 mAh g−1。BiSb@TCs优异的电化学性能可以归因于其细腻的微观结构。自组装碳微球可以强化BiSb纳米颗粒的整体结构，有效地适应BiSb纳米颗粒的体积膨胀，而2D碳纳米球可以提供快速的离子/电子扩散动力学。此外，理论计算结果表明，合金化BiSb纳米颗粒在在热力学上有利于储钾。
这项工作突出了BiSb@TCs作为高性能钾离子电池负极材料的巨大潜力。此外，多尺度结构的合理设计对其他储能材料的开发也具有一定的指导意义。
参考文献
Chuyun Huang, et al, Alloyed BiSb Nanoparticles Confined in Tremella-Like Carbon Microspheres for Ultralong-Life Potassium Ion Batteries, Small 2021
DOI: 10.1002/smll.202100685
https://doi.org/10.1002/smll.202100685
