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隨著嵌入式設(shè)備的普及和柔性電子設(shè)備的使用，對鋰離子電池（LIBs）小型化和柔性的需求逐漸增加。

清華大學(xué)王佳平等提出了一種金屬元素的晶格可逆二元金屬間化合物策略，用于具有高容量和循環(huán)穩(wěn)定性的柔性LIBs負(fù)極。

清華王佳平Small：二元金屬間化合物作為高性能柔性鋰離子電池負(fù)極

圖1. bInSb@C的制備及表征

首先，金屬元素的使用可以保證正極活性物質(zhì)優(yōu)異的電子導(dǎo)電性和高容量。其次，二元金屬間化合物比金屬單體具有更大的初始晶格體積，從而可以緩解體積膨脹的問題。

最后，具有晶格可逆性的二元金屬間化合物的設(shè)計(jì)進(jìn)一步提高了循環(huán)穩(wěn)定性。銻化銦(InSb)在鋰化/脫鋰過程中具有完全可逆的晶格，并作為金屬元素合金提供出色的導(dǎo)電性。

同時(shí)，InSb的理論重量和體積容量分別高達(dá)827 mAh g^-1和4777 mAh cm^-3。此外，相對體積膨脹率僅為143%。因此，這些優(yōu)異的性能使InSb成為LIBs負(fù)極的可能優(yōu)秀候選者。

清華王佳平Small：二元金屬間化合物作為高性能柔性鋰離子電池負(fù)極

圖2. 扣式電池性能

因此，這項(xiàng)工作通過原位拉曼測試和理論計(jì)算深入研究InS的儲鋰機(jī)理，為后續(xù)對該類材料的研究提供了理論指導(dǎo)。研究中發(fā)現(xiàn)InSb中In晶須的生長，會(huì)破壞SEI，不斷消耗電解液，也有可能導(dǎo)致活性物質(zhì)脫離，造成嚴(yán)重的容量損失。

在這方面，利用碳涂層處理抑制晶須生長和脫離是克服這一弱點(diǎn)的有前景的方法。結(jié)果，在微米級球磨和碳包覆的InSb (bInSb@C)負(fù)極中，活性材料利用率顯著提高，In晶須的生長受到抑制，其在0.2 C下的可逆容量為733.8 mAh g^-1，并且在3 C下循環(huán)200次后提供411.5 mAh g^-1的容量，平均庫侖效率為99.95%。

該策略在軟包電池中得到驗(yàn)證，說明晶格可逆二元金屬間化合物用作商業(yè)柔性LIBs負(fù)極的巨大潛力。

清華王佳平Small：二元金屬間化合物作為高性能柔性鋰離子電池負(fù)極

圖3. 軟包電池性能

Lithium Storage Mechanism and Application of Micron-Sized Lattice-Reversible Binary Intermetallic Compounds as High-Performance Flexible Lithium-Ion Battery Anodes. Small 2021. DOI: 10.1002/smll.202105172

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