唐永炳ACS Energy Lett.: 提高钾基双离子电池电化学性能的独立合金策略

钾基双离子电池（PDIBs）在大规模储能系统中显示出良好的应用前景。然而，由于碳质负极的理论容量有限，目前报道的PDIBs的电化学性能仍然不尽如人意，采用合金材料作为负极可能是提高PDIBs容量的有效方法。

在此，中科院深圳先进院唐永炳研究员等人首次采用SnSb纳米点封装的自支撑多孔碳纳米线（SnSb@PCNWs) 作为高性能PDIB的负极。独立的SnSb@PCNWs直接用作负极，无需使用粘结剂、导电剂和集流体，有助于增加活性材料的比例并降低电池成本。SnSb合金设计策略提供了高容量，同时降低了电极的应力变形。

此外，多孔碳纳米线（PCNW）能够实现快速的电子/离子传输并减轻SnSb纳米点的体积膨胀。

图1. PDIB充放电示意图及负极的异位GD-OES和正极原位XRD表征

随后，作者构建了一种以SnSb@PCNWs作为负极和低成本膨胀石墨（EG）作为正极的新型PDIB配置。在充电过程中，电解液中的K离子将迁移到负极并与 SnSb形成合金，而PF₆^–将移动到正极并嵌入石墨层中。

在随后的放电过程中，K⁺和PF₆^–会回到电解液中。该PDIB表现出高可逆容量（255.3 mAh g^-1@2C）、出色倍率性能（157.3 mAh g^-1@12C）以及在10 C下循环300次仍提供128.8 mAh g^-1容量的良好循环性能，这是已报道的PDIB的最佳结果。这种自支撑合金策略可能为构建基于合金型负极的高性能PDIB提供新的见解。

图2. SnSb@PCNWs ||EG PDIBs的电化学性能

The Free-Standing Alloy Strategy to Improve the Electrochemical Performance of Potassium-Based Dual-Ion Batteries, ACS Energy Letters 2021. DOI: 10.1021/acsenergylett.1c02092

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唐永炳ACS Energy Lett.: 提高钾基双离子电池电化学性能的独立合金策略

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