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由于高比容量，合金型負極材料被認為是除嵌入型碳質材料之外的有前景的鈉儲存材料。然而，Na⁺嵌入/脫嵌過程中巨大的體積變化引起的容量快速衰減阻礙了其實際應用。

廣東工業(yè)大學黃少銘、Wei Zhang等人通過在金屬有機骨架（MOF）衍生的八面體碳骨架中原位取代銅納米顆粒制備了一種嵌入多孔碳納米復合材料的超細銻（Sb@PC），并進一步探索了它們在鈉離子電池（SIBs）負極方面的潛力。

所獲得的Sb@PC復合材料顯示出高比容量（0.1 A g^-1下200次循環(huán)后為634.6 mAh g^-1）、優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性（0.2 A g^-1下500次循環(huán)后為474.5 mAh g^-1），和高倍率性能（2.0 A g^-1時為517.6 mAh g^-1）。

Sb@PC的這種增強的電化學性能源于受限的超細Sb納米晶體，它可以減少重復放電/充電過程中產(chǎn)生的應變并縮短離子擴散距離。此外，MOF衍生的三維多孔碳骨架不僅提高了整體電導率并促進了Na⁺的擴散，而且還緩沖了大的體積變化并抑制了重復鈉化/脫鈉過程中Sb納米顆粒的團聚。

圖1 Sb@PC的電化學性能

非原位X射線衍射和原位拉曼分析清楚地揭示了鈉化和脫鈉過程中的五階段反應機制，并證明了Sb@PC對鈉存儲的優(yōu)異可逆性。此外，實驗后分析表明，Sb@PC強大的結構完整性可以承受連續(xù)的Na⁺嵌入/脫嵌。這項工作可為先進二次電池的高容量合金型負極材料的有效設計提供見解。

圖2 Sb@PC的儲鈉機理分析

Metal–Organic Framework Derived Ultrafine Sb@Porous Carbon Octahedron via In Situ Substitution for High-Performance Sodium-Ion Batteries. ACS Nano 2021. DOI: 10.1021/acsnano.1c05458

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廣工大ACS Nano：MOF衍生的超細Sb@多孔碳八面體實現(xiàn)高性能鈉離子電池

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