三维多孔结构及与铟合金化协同提升锑电极储钠性能

摘要

锑因高达660 mA·h/g的理论储钠容量,被认为是钠离子电池的理想负极材料之一,然而其在充放电循环过程中会发生巨大的体积变化,导致活性材料粉化脱落,限制了其实际应用.为了解决此问题,本文采用简单的电沉积方法,在具有微米级孔的三维(3D)多孔铜集流体上构筑了InSb合金(3D Cu@InSb).引入的In元素能够有效抑制Sb电极的团聚现象,同时减少了副反应的发生,提升了首次库仑效率;三维多孔结构提供了较大的比表面积和丰富的活性位点,不仅有助于增加储钠容量、提高离子扩散速率,还能为体积膨胀提供缓冲空间,进而增强材料的结构稳定性.在In合金元素和三维多孔结构协同作用下, 3D Cu@InSb展现出较高的首次库仑效率(80.7%)、良好的循环稳定性(在10 A/g电流密度下循环400次容量保持率为97.6%)和倍率性能(在20 A/g电流密度下比容量为225.4 mA·h/g).

关键词

钠离子电池 / 负极 / 铟锑合金 / 三维多孔铜 / 电沉积