广工大ACS Nano：MOF衍生的超细Sb@多孔碳八面体实现高性能钠离子电池

由于高比容量，合金型负极材料被认为是除嵌入型碳质材料之外的有前景的钠储存材料。然而，Na⁺嵌入/脱嵌过程中巨大的体积变化引起的容量快速衰减阻碍了其实际应用。

广东工业大学黄少铭、Wei Zhang等人通过在金属有机骨架（MOF）衍生的八面体碳骨架中原位取代铜纳米颗粒制备了一种嵌入多孔碳纳米复合材料的超细锑（Sb@PC），并进一步探索了它们在钠离子电池（SIBs）负极方面的潜力。

所获得的Sb@PC复合材料显示出高比容量（0.1 A g^-1下200次循环后为634.6 mAh g^-1）、优异的循环稳定性（0.2 A g^-1下500次循环后为474.5 mAh g^-1），和高倍率性能（2.0 A g^-1时为517.6 mAh g^-1）。

Sb@PC的这种增强的电化学性能源于受限的超细Sb纳米晶体，它可以减少重复放电/充电过程中产生的应变并缩短离子扩散距离。此外，MOF衍生的三维多孔碳骨架不仅提高了整体电导率并促进了Na⁺的扩散，而且还缓冲了大的体积变化并抑制了重复钠化/脱钠过程中Sb纳米颗粒的团聚。

图1 Sb@PC的电化学性能

非原位X射线衍射和原位拉曼分析清楚地揭示了钠化和脱钠过程中的五阶段反应机制，并证明了Sb@PC对钠存储的优异可逆性。此外，实验后分析表明，Sb@PC强大的结构完整性可以承受连续的Na⁺嵌入/脱嵌。这项工作可为先进二次电池的高容量合金型负极材料的有效设计提供见解。

图2 Sb@PC的储钠机理分析

Metal–Organic Framework Derived Ultrafine Sb@Porous Carbon Octahedron via In Situ Substitution for High-Performance Sodium-Ion Batteries. ACS Nano 2021. DOI: 10.1021/acsnano.1c05458

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广工大ACS Nano：MOF衍生的超细Sb@多孔碳八面体实现高性能钠离子电池

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