清华王佳平Small：二元金属间化合物作为高性能柔性锂离子电池负极

随着嵌入式设备的普及和柔性电子设备的使用，对锂离子电池（LIBs）小型化和柔性的需求逐渐增加。

清华大学王佳平等提出了一种金属元素的晶格可逆二元金属间化合物策略，用于具有高容量和循环稳定性的柔性LIBs负极。

清华王佳平Small：二元金属间化合物作为高性能柔性锂离子电池负极

图1. bInSb@C的制备及表征

首先，金属元素的使用可以保证正极活性物质优异的电子导电性和高容量。其次，二元金属间化合物比金属单体具有更大的初始晶格体积，从而可以缓解体积膨胀的问题。

最后，具有晶格可逆性的二元金属间化合物的设计进一步提高了循环稳定性。锑化铟(InSb)在锂化/脱锂过程中具有完全可逆的晶格，并作为金属元素合金提供出色的导电性。

同时，InSb的理论重量和体积容量分别高达827 mAh g^-1和4777 mAh cm^-3。此外，相对体积膨胀率仅为143%。因此，这些优异的性能使InSb成为LIBs负极的可能优秀候选者。

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图2. 扣式电池性能

因此，这项工作通过原位拉曼测试和理论计算深入研究InS的储锂机理，为后续对该类材料的研究提供了理论指导。研究中发现InSb中In晶须的生长，会破坏SEI，不断消耗电解液，也有可能导致活性物质脱离，造成严重的容量损失。

在这方面，利用碳涂层处理抑制晶须生长和脱离是克服这一弱点的有前景的方法。结果，在微米级球磨和碳包覆的InSb (bInSb@C)负极中，活性材料利用率显著提高，In晶须的生长受到抑制，其在0.2 C下的可逆容量为733.8 mAh g^-1，并且在3 C下循环200次后提供411.5 mAh g^-1的容量，平均库仑效率为99.95%。

该策略在软包电池中得到验证，说明晶格可逆二元金属间化合物用作商业柔性LIBs负极的巨大潜力。

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图3. 软包电池性能

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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