上海大学Long, Hongli：在铋阳极中实现多米诺骨牌式结构恢复，实现快速耐用的 Na/K 存储
论论资讯 ｜ 2024-04-29 ｜
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Angewandte Chemie - International Edition
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Enable the Domino-like Structural Recovering in Bismuth Anode to Achieve Fast and Durable Na/K Storages
Long Hongli; Wang Jing; Zhao Shengyu; Zou Bobo; Yan Liuming; Huang Qiuan; Zhao Yufeng
Published：2024-04-28
DOI：10.1002/anie.202406513
研究背景
在如今的社会话题中，能源存储一直备受关注。然而，钠/钾离子电池（SIBs/PIBs）中合金型正极材料在循环过程中会遭遇严重的结构退化问题，传统的纳米结构技术难以解决。这一问题一直困扰着研究者们，直到最近一项研究带来了新的希望。
研究内容
最新发表在《Angewandte Chemie》期刊上的一项研究揭示了铋（Bi）材料在（去）合金化过程中粉碎的内在原因，并提出了一种新颖的“颗粒嵌入块体”结构，即铋纳米球嵌入块状碳材料（BiNC），以实现持久的钠/钾储存。研究人员模拟了铋在（去）合金化反应过程中的体积膨胀抵抗机制，并揭示了（去）合金化过程中不可逆的相变是铋正极结构退化的根本原因。通过块状碳施加适当的压缩应力（约10%），可以触发“多米诺式”铋晶体的恢复。因此，所得到的BiNC正极具有创纪录的体积比容量（SIBs为823.1 mAh cm-3，PIBs为848.1 mAh cm-3）和初次库伦效率（SIBs为95.3%，PIBs为96.4%），以及前所未有的循环稳定性（SIBs循环15000次，每次仅降解0.0015%），优于当前文献中的最新技术。这项工作为合金型电极材料的抗退化结构设计提供了新的见解和基本指导。
研究意义
这项研究的创新之处在于揭示了不良结构演变的原因，并提出了合金型电极材料抗退化结构设计的基本准则。通过这些发现，未来可以更好地设计高性能的钠/钾离子电池，为清洁能源存储领域带来重大突破。
希望这篇文章能帮助你更好地了解这一研究的重要性和意义。
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