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唐永炳ACS Energy Lett.: 提高鉀基雙離子電池電化學性能的獨立合金策略

鉀基雙離子電池（PDIBs）在大規模儲能系統中顯示出良好的應用前景。然而，由于碳質負極的理論容量有限，目前報道的PDIBs的電化學性能仍然不盡如人意，采用合金材料作為負極可能是提高PDIBs容量的有效方法。

在此，中科院深圳先進院唐永炳研究員等人首次采用SnSb納米點封裝的自支撐多孔碳納米線（SnSb@PCNWs) 作為高性能PDIB的負極。獨立的SnSb@PCNWs直接用作負極，無需使用粘結劑、導電劑和集流體，有助于增加活性材料的比例并降低電池成本。SnSb合金設計策略提供了高容量，同時降低了電極的應力變形。

此外，多孔碳納米線（PCNW）能夠實現快速的電子/離子傳輸并減輕SnSb納米點的體積膨脹。

圖1. PDIB充放電示意圖及負極的異位GD-OES和正極原位XRD表征

隨后，作者構建了一種以SnSb@PCNWs作為負極和低成本膨脹石墨（EG）作為正極的新型PDIB配置。在充電過程中，電解液中的K離子將遷移到負極并與 SnSb形成合金，而PF₆^–將移動到正極并嵌入石墨層中。

在隨后的放電過程中，K⁺和PF₆^–會回到電解液中。該PDIB表現出高可逆容量（255.3 mAh g^-1@2C）、出色倍率性能（157.3 mAh g^-1@12C）以及在10 C下循環300次仍提供128.8 mAh g^-1容量的良好循環性能，這是已報道的PDIB的最佳結果。這種自支撐合金策略可能為構建基于合金型負極的高性能PDIB提供新的見解。

圖2. SnSb@PCNWs ||EG PDIBs的電化學性能

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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