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在合金型負極中，單質銻（Sb）具有合適且安全的平臺、簡單的鋰化途徑、小電壓極化、高電導率和優異的循環穩定性。然而，挑戰在于其較低的固有容量（660 mAh/g），不到硅的1/6。

華中科技大學李會巧等提出了一種無縫整合策略，通過將磷（P）的容量合并到銻中，可在不犧牲其循環穩定性和倍率性能的情況下良好地保持其電壓平臺。

華科李會巧EEM：兼具高倍率、良好穩定性和耐低溫的銻/磷固溶體

圖1. Sb₃₀P₃₀的表征

單質P具有大容量（2596 mAh/g）和與Sb匹配良好的平臺（?0.75 V）的巨大優勢，有望在保持相同電壓平臺的同時擴大Sb的容量。此外，P原子可以堆疊成已知的同素異形體，它具有與Sb非常相似的獨特褶皺層結構，這提供了基于P和Sb結構相似性將它們整合在一起的可能性。在這里，作者通過典型的高能機械球磨，成功合成了Sb_60-xP_x系列固溶體。有趣的是，研究發現P的加入大大增加了這種Sb₃₀P₃₀固溶體的容量（從660到993 mAh/g），同時保持了類似于單質Sb的單一和穩定的放電平臺（~0.79V）。包括XPS、PDF、拉曼和EDS映射在內的各種實驗表征表明，在這種材料中，P和Sb原子相互作用，形成了均勻的固溶體合金，而不是兩種物質的簡單混合。

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圖2. Sb₃₀P₃₀的常溫電化學性能

因此，Sb₃₀P₃₀表現出優異的倍率性能（5000 mA/g時為807 mAh/g）和良好的循環穩定性（300次循環后仍保持821 mAh/g）。此外，這種Sb_60-xP_x合金在-30 °C時甚至可以提供621 mAh/g，因此可作為高能低溫電池的替代負極材料。這種基于固溶體化學的獨特無縫整合策略可以很容易地用于在類似電壓下調節其他電極材料的容量。

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圖3. 低溫性能

Seamlessly merging the capacity of P into Sb at same voltage with maintained superior cycle stability and low temperature performance for Li-ion batteries. Energy Environmental Materials 2021. DOI: 10.1002/eem2.12336

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