山大熊胜林AM：具有超快钠存储的长寿命(5000次)钠离子电池负极！

钠离子电池(SIBs)因其在丰富性和成本方面的优势而成为一种替代技术。然而，实现它们的实际应用仍然是一项艰巨的挑战。

山东大学熊胜林等通过热解铋基金属有机框架纳米棒合成了一种由碳纳米带阵列组装而成的三维框架超结构(Bi@C⊂CFs)，该碳纳米带阵列装饰有金属Bi纳米球包覆的碳层，然后作为SIBs的负极材料。

图1. 材料制备及表征

源自有机配体的纵横交错的碳骨架不仅具有高电导率和快速电子传输，而且具有高孔隙率和大表面积，有利于电解液的完全渗透。在充放电过程中，活性材料表面产生了均匀而薄的SEI，并且电极表面逐渐形成纳米孔结构，这提高了活性材料的利用率，并缩短了离子/电子扩散长度，此外，形成的纳米多孔结构还表现出显著的稳定性，可适应循环期间的大体积变化。

图2. Bi@C⊂CFs电极的电化学性能

由于独特的结构优势，Bi@C⊂CFs作为SIBs的负极材料时表现出优异的长期循环稳定性（在5 A g^-1下5000次循环后为305 mAh g^-1）和超高倍率性能（即使在80 A g^-1仍获308.8 mAh g^-1）。当与有机正极配对时，全电池在1 A g^-1的电流密度下循环200次后实现了超过272 mAh g^-1的高容量。

这项工作提供了一种开发负极材料的简单方法，并为Bi基复合材料在高性能钠离子电池系统中的应用提供了有用的见解。

图3. 电化学过程的原位分析

Integrating Bi@C Nanospheres in Porous Hard Carbon Frameworks for Ultrafast Sodium Storage. Advanced Materials 2022. DOI: 10.1002/adma.202202673