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由于合金型負極具有較高的理論容量、合適的工作電位和豐富的地球儲量，因此在鈉離子電池（SIB）中顯示出巨大的應用潛力。然而，它們的實際應用由于體積膨脹大、固體-電解質界面（SEI）不穩定以及循環過程中反應動力學遲緩而受到嚴重阻礙。

圖1 材料制備及表征

悉尼科技大學汪國秀、Xin Guo、揚州大學王天奕等合理地設計并合成了一個由氮摻雜碳包覆的錫納米棒（Sn@NC）組成的三維花狀結構作為SIB的負極。密度函數理論（DFT）計算顯示，通過摻氮碳對錫納米棒的表面工程，大大改善了鈉親和力和鈉離子擴散動力學。

更重要的是，研究發現基于二甘醇二甲醚（DEGDME）的電解質具有顯著的化學穩定性和優化的溶劑化結構，可以與N摻雜的碳層協同合作，從而產生穩定的有機-無機混合SEI，其外層是離子導電的聚醚，內層是堅固的富氟無機化合物。

SEI的構成和復合結構的穩定性通過一系列的原位表征技術得到了全面的證明，包括深層X射線光電子能譜（XPS）分析、掃描電子顯微鏡（SEM）和透射電子顯微鏡（TEM）。

圖2 Sn@NC電極的電化學性能

此外，理論模擬和電化學分析顯示，與傳統的碳酸酯電解液相比，Sn@NC負極在基于DEGDME的電解液中的反應動力學更快。因此，通過N摻雜碳層的表面工程和電解液調控的界面工程的協同作用，Sn@NC電極在5 A g^-1下經過10000次循環后仍能表現出347 mAh g^-1的高容量。

此外，Na₃V₂(PO₄)₃║Sn@NC的全電池表現出高能量密度（215 Wh kg^-1）、卓越的高倍率能力（2分鐘內達到80%的容量），以及在-20至50℃的寬溫度范圍內的長循環壽命。

圖3 SEI分析

A High-Performance Alloy-Based Anode Enabled by Surface and Interface Engineering for Wide-Temperature Sodium-Ion Batteries. Advanced Energy Materials 2023. DOI: 10.1002/aenm.202300351

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