1. 清新电源首页
  2. 学术动态
  3. 原创文章

SnSb合金——没有碳材料,仍做优异的钠电负极

【 序言 】

当我的命运走上熔纺的轨迹,当我经历球磨珠的磨砺,刻蚀之后——我将让世人看到钠电性能优异的锡锑合金。我就是我,颜色不一样的烟火。

SnSb合金——没有碳材料,仍做优异的钠电负极

金属锂和金属钠资源对比

钠离子电池由于其较低成本和原料的天然丰度等优势,已经成为锂离子电池之后炙手可热的储能器件之一。由于锂离子和钠离子的差异,导致商业化成熟的锂离子负极材料石墨无法直接作为钠离子电池的负极材料,推动人们寻找到硬碳实现钠离子的嵌脱。然而,作为钠电负极材料的硬碳存在容量低、倍率性能不佳、安全性低等弊端,激励人们开始寻找能和金属钠进行合金化的元素(Sn、P、Sb等),这些合金化材料虽然贡献了较高的容量值,但同时也不可避免地带来了体积变化大的问题。为了解决体积变化的问题,一方面对材料进行碳材料的复合抑制体积变化带来的不稳定性,另一方面通过多孔材料的结构设计提供体积变化的空间从而实现材料的稳定循环性能,但多孔材料的制备过程仍存在程序复杂的问题。

SnSb合金——没有碳材料,仍做优异的钠电负极

图1 材料的制备流程及电化学性能表征

近日,来自韩国电气研究院Sang-Min Lee国立金乌工科大学Cheol-Min Park(共同通讯)Journal of Power Sources上发表了题为“Porous carbon-free SnSb anodes for high-performance Na-ion batteries”的研究成果。他们通过利用熔纺技术和球磨技术得到SnSb纳米颗粒,并进一步进行化学刻蚀,制备得到了多孔SnSb合金材料,为我们展现了一种低成本、简易制备多孔SnSb合金材料的方法。当多孔SnSb合金材料作为钠离子电池负极时,在表现出较高容量的同时,显示出优异的稳定性和倍率性能。在未有碳材料复合的情况下,在电流密度为100 mA/g时具有481 mAh/g的比容量,首次库伦效率达到80%,循环100圈之后能够获得99%的容量保持率,在4 C的高电流密度情况下仍然具有327 mAh/g的容量表现。

SnSb合金——没有碳材料,仍做优异的钠电负极

图2 材料储钠过程中的非原位电化学性能分析

此外,文中采用了非原位XRD测试和HRTEM证明了多孔SnSb合金材料在作为钠离子负极材料时,与钠离子发生的转化反应和重组反应,其多孔材料的结构设计防止了循环过程中体积效应可能导致的失效,最终得到优异的电化学性能。同时,在文中引入SnSb合金材料(未刻蚀的纳米颗粒)、商业化硬碳材料与多孔SnSb合金材料进行电化学性能对比,进一步表明了其作为钠离子负极材料的优势。

本文中,研究人员避开了复合碳材料实现材料稳定性的思路,从多孔材料提供体积效应的空间入手,利用能够实现批量化生产的熔纺法和球磨技术,在化学刻蚀的作用下最终得到了多孔SnSb合金材料,并测试验证了其高可逆转化/复合反应所带来的优异电化学性能。相比于以往制备多孔材料繁琐复杂的过程,该文中的制备方法具有简单易行、成本低、产量高等优势,实现了商业化钠合金材料的技术突破,为钠离子负极材料制备提供了的新途径。

【 文献信息 】

Porous carbon-free SnSb anodes for high-performance Na-ion batteries2018, DOI: 10.1016/j.jpowsour.2018.03.032)

供稿丨深圳市清新电源研究院

部门丨媒体信息中心科技情报部

撰稿人丨飞雪流萤

主编丨张哲旭


SnSb合金——没有碳材料,仍做优异的钠电负极

清新电源编辑中心招聘中,猛戳以下链接加入我们

http://cn.mikecrm.com/83e4j6y

欢迎读者加入…

清新电源官方QQ:86931315

▶ 添加备注:姓名+单位+研究方向

▶ 清新电源-文献互助群 608599704

▶ 清新电源-学术交流群 332591118

SnSb合金——没有碳材料,仍做优异的钠电负极

本文由清新电源原创,作者清新能源媒体信息中心飞雪流萤供稿,转载请申请并注明出处:http://www.sztspi.com/archives/6657.html

发表评论

登录后才能评论