中空核殼型銻碳材料的鈉化過程觀測與高效率儲鈉

編號：CYYJ02614

篇名：中空核殼型銻碳材料的鈉化過程觀測與高效率儲鈉

作者：楊旭明 祝遠民 吳多杰 劉坤 趙海燕 李夢浩 常智 谷猛

關鍵詞： 負極材料 電池測試 庫倫效率 鈉離子 碳材料 膨脹過程 氧化銻 體積膨脹

機構： Department of Materials Science and Engineering Energy Technology Research Institute

摘要： 銻因其高容量、低電壓等優(yōu)點成為備受關注的鈉離子電池負極材料,但鈉化過程中巨大的體積膨脹使其難以實現穩(wěn)定的循環(huán).本文提出了一個氧化-包覆-還原的策略,將不適合直接用作負極的商業(yè)化銻粉加工成中空核殼型棒狀銻碳復合材料.氧化銻受熱升華還原的過程中,在碳層上形成了密集分布的銻單原子.利用原位環(huán)境電鏡,將該材料構建成微觀納米電池,實現了鈉化過程的實時觀測.發(fā)現銻在鈉化過程中發(fā)生不規(guī)則膨脹,碳層可隨銻膨脹產生相應變形.碳層內部的原有空間以及碳層向外擴張的能力,均有利于維持碳層對銻在鈉化膨脹過程中的包覆效果.在電池測試中,該材料在0.1 C下的可逆比容量超過620 mA h g−1,首圈的庫倫效率高達84.9%(顯著高于文獻報道的水平),以及在1 V vs.Na+/Na的電位以下可完成95%的充電容量.該材料優(yōu)異的電池性能說明中空核殼型結構設計可用于開發(fā)實用型銻基鈉電負極材料.