三维多孔结构及与铟合金化协同提升锑电极储钠性能

孙雨涵, 敬茂森, 赵宝雁, 鲍晓冰, 罗巧梅, 苟蕾, 樊小勇

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高等学校化学学报 ›› 2025, Vol. 46 ›› Issue (07) : 98-107.

三维多孔结构及与铟合金化协同提升锑电极储钠性能

  • 孙雨涵, 敬茂森, 赵宝雁, 鲍晓冰, 罗巧梅, 苟蕾, 樊小勇
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摘要

锑因高达660 mA·h/g的理论储钠容量,被认为是钠离子电池的理想负极材料之一,然而其在充放电循环过程中会发生巨大的体积变化,导致活性材料粉化脱落,限制了其实际应用.为了解决此问题,本文采用简单的电沉积方法,在具有微米级孔的三维(3D)多孔铜集流体上构筑了InSb合金(3D Cu@InSb).引入的In元素能够有效抑制Sb电极的团聚现象,同时减少了副反应的发生,提升了首次库仑效率;三维多孔结构提供了较大的比表面积和丰富的活性位点,不仅有助于增加储钠容量、提高离子扩散速率,还能为体积膨胀提供缓冲空间,进而增强材料的结构稳定性.在In合金元素和三维多孔结构协同作用下, 3D Cu@InSb展现出较高的首次库仑效率(80.7%)、良好的循环稳定性(在10 A/g电流密度下循环400次容量保持率为97.6%)和倍率性能(在20 A/g电流密度下比容量为225.4 mA·h/g).

关键词

钠离子电池 / 负极 / 铟锑合金 / 三维多孔铜 / 电沉积

中图分类号

TM912 / O646

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孙雨涵, 敬茂森, 赵宝雁, 鲍晓冰, 罗巧梅, 苟蕾, 樊小勇. 三维多孔结构及与铟合金化协同提升锑电极储钠性能. 高等学校化学学报. 2025, 46(07): 98-107

基金

国家自然科学基金(批准号:22179011); 西藏自治区重点研发项目(批准号:XZ202401ZY0104); 陕西省国资委项目(批准号:ZXZJ-2024-018)资助

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