AM：金屬有機框架衍生Bi基負極，實現超高倍率鈉離子電池

【

背景介紹

】

鈉離子電池（SIB）因其在資源豐富性和成本方面的優點而成為一種替代鋰離子電池的技術。然而，實現它們的實際應用仍然是一項艱鉅的挑戰。受限於負極材料，合金型的負極材料往往在迴圈過程中會發生快速的容量衰減。

【

成果簡介

】

鑑於此，山東大學熊勝林教授等人透過熱解Bi基金屬有機框架奈米棒，合成了由碳奈米帶陣列組裝而成的3D框架超結構，該陣列裝飾有被碳層包覆的金屬鉍（Bi）奈米球，作為SIB的負極材料。由於獨特的結構優勢，該負極材料具有優異的儲鈉效能，如高容量、出色的迴圈穩定性和在高達80 A g-1的超高放電倍率下具有308。8 mAh g-1的容量。前所未有的儲鈉能力不僅歸功於獨特的混合結構，還歸功於在醚基電解質中迴圈過程中產生了均勻且薄的固體電解質介面層和均勻的多孔奈米結構。重要的是，作者闡明瞭對效能改進的根本原因的更深入理解，這對於為SIB的應用提供了至關重要的理論基礎。相關論文成果以“Integrating Bi@C Nanospheres in Porous Hard Carbon Frameworks for Ultrafast Sodium Storage”為題於2022年6月6日發表在Advanced Materials上。

【全文導讀】

圖1所示：a）Bi@CCFs複合材料的合成示意圖。b-d）FESEM，e，f）TEM，g）HRTEM，h-j）HAADF-STEM影象和k-m）Bi@CCFs複合材料的STEM-EDX對映。

圖2所示：a-h）透過在氬氣流下在350 °C下煅燒Bi-MOF-Rod前體5分鐘（a，b）、10分鐘（c）、20分鐘（d）、30分鐘（e）、60分鐘（f）和2小時（g，h）得到的中間體的FESEM影象。

圖3所示：Bi@CCFs電極的電化學效能。a）CV曲線。b）1 A g-1電流密度下的充電/放電曲線。c）倍率效能。d）與報道的用於SIB的Bi基負極材料的倍率效能比較。e， g）1 A g-1和5 A g-1下的迴圈效能和相應的CE。f）純Bi和Bi@CCFs電極之間的倍率效能比較。

圖4所示：Bi@CCFs電極在1、10、50和100次迴圈後的FESEM影象。e）Bi@CCFs電極在迴圈過程中的形貌演變示意圖。f）二甲醚分子在Bi（012）表面的吸附模型。g， h）Bi/G和Bi的電荷密度差，其中黃色和藍色分別代表電子積累和耗盡。i）Bi-石墨烯介面上的鈉遷移路徑圖。j）Bi-石墨烯介面和純Bi中的遷移能壘。

【

論文連結

】

Yazhan Liang， Ning Song， Zhengchunyu Zhang， Weihua Chen， Jinkui Feng， Baojuan Xi， Shenglin Xiong， Integrating Bi@C Nanospheres in Porous Hard Carbon Frameworks for Ultrafast Sodium Storage，

Advanced Materials

,

2022。

https：//doi。org/10。1002/adma。202202673