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高性能轉化型電極由于其高理論容量而受到了極大的關注，但結構穩定性差和體積變化引起的大應力積累被認為是其進一步利用的主要限制因素。盡管采取了可行的策略來獲得持久的存儲容量，但內應力的可控技術仍有待探索。

在此，中南大學歐星副教授、江蘇師范大學閆巖副教授及湖南大學王東等人設計了具有二維多孔片狀形態的非晶結構GeS₂（GES-A）并將其用作鈉離子電池（SIBs）負極，同時系統地研究和揭示了GES-A和晶態GeS₂（GES-C）之間的反應機理和結構可逆性的差異。作者通過Ge-MOF前驅體的原位硫化策略和快速冷卻操作構建了GES-A電極材料，而通過共冷卻過程可獲得GES-C材料。

值得注意的是，非晶基底可保證中間界面的均勻分布且減少活性材料的聚集，從而促進完全的轉化反應并降低滯后。此外，它提供了更多的各向同性鈉離子擴散通道和活性位點，有效地提高了反應動力學。同時，它可以充分緩解GeS₂的體積膨脹和抑制內應力，從而產生優異的結構耐受性。

圖1. GES-A和GES-C復合材料的制備及表征

正如預期的那樣，GES-A在0.1 A g^-1的電流密度下表現出635.1 mAh g^-1的顯著充電容量，遠高于GES-C（371.6 mAh g^-1），具有95.1%的超高初始庫侖效率。即使放大到30 A g^-1的超高倍率，比容量仍保持在239.6 mAh g^-1。此外，GES-A在10 A g^-1的超高倍率下1000次循環后容量仍保持512.8 mAh g^-1，表現出增強的循環穩定性。

重要的是，基于GES-A負極組裝的全電池也可在1.0 A g^-1的高倍率下循環300次后保持99.59 mAh g^-1的放電容量。最后，作者從宏觀和微觀兩個角度證實所設計的非晶結構可以顯著緩解鈉化引起的內應力。總之，這項研究提出的非晶化工程是獲得穩固框架和暢通無阻的擴散通道的可靠策略，可用于開發高性能轉化型電極材料。

圖2. GES-A和GES-C的電化學性能比較

Isotropy-Induced Stress Relaxation and Strong-Tolerance for High-Rate and Long-Duration Sodium Storage by Amorphous Structure Engineering, Advanced Functional Materials 2022. DOI: 10.1002/adfm.202204687

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