在受限空间中构建具有超细尺寸的坚固成核点对于同时实现Na金属储能的高利用率、高容量和长期耐久性至关重要,但在很大程度上仍未被深入研究。
近日,西北工业大学王洪强教授,Fei Xu,麻省理工学院Xingcai Zhang,苏州大学Liang Li提出了一种在中空碳纳米球中方便地设计空间受限原子Sn(At-Sn@HCN)作为Na均匀成核和无枝晶生长的坚固成核位点。
文章要点
1)通过一锅水胶束-界面共聚,然后原位碳热还原,绕过了复杂的模板辅助刻蚀方法,制备了AT-Sn@HCN。
2)研究发现,Sn的原子分散最大限度地提高了其作为形核中心的利用率,而微孔则限制减少了体积变化和团聚,从而实现了可逆的完全Na合金化-脱合金化。
3)实验结果显示,因此,基于At-Sn@HCN 的Na负极在16 mAh cm−2下,在4000 h内实现了优异的容量,在半电池中具有稳定的库仑效率,对称型电池在700 0h以上表现出超长的稳定性。更鼓舞人心的是,由于克服了众所周知的DOD、面积容量和耐用性之间的矛盾,事先了出色的DOD和面积容量,在3.4 mAh cm−2时分别达到85%和80%,在8 mAh cm−2时,循环罕见超过5000 h。此外,具有高负载正极和有限过剩Na负极的全电池也表现出更好的稳定性。
参考文献
Fei Xu, Atomic Sn–enabled high-utilization, large-capacity, and long-life Na anode, Sci. Adv.,2022
DOI: 10.1126/sciadv.abm7489
https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abm7489