鈉離子電池(SIBs)因其在豐富性和成本方面的優勢而成為一種替代技術。然而，實現它們的實際應用仍然是一項艱巨的挑戰。

山東大學熊勝林等通過熱解鉍基金屬有機框架納米棒合成了一種由碳納米帶陣列組裝而成的三維框架超結構(Bi@C?CFs)，該碳納米帶陣列裝飾有金屬Bi納米球包覆的碳層，然后作為SIBs的負極材料。

圖1. 材料制備及表征

源自有機配體的縱橫交錯的碳骨架不僅具有高電導率和快速電子傳輸，而且具有高孔隙率和大表面積，有利于電解液的完全滲透。在充放電過程中，活性材料表面產生了均勻而薄的SEI，并且電極表面逐漸形成納米孔結構，這提高了活性材料的利用率，并縮短了離子/電子擴散長度，此外，形成的納米多孔結構還表現出顯著的穩定性，可適應循環期間的大體積變化。

圖2. Bi@C?CFs電極的電化學性能

由于獨特的結構優勢，Bi@C?CFs作為SIBs的負極材料時表現出優異的長期循環穩定性（在5 A g^-1下5000次循環后為305 mAh g^-1）和超高倍率性能（即使在80 A g^-1仍獲308.8 mAh g^-1）。當與有機正極配對時，全電池在1 A g^-1的電流密度下循環200次后實現了超過272 mAh g^-1的高容量。

這項工作提供了一種開發負極材料的簡單方法，并為Bi基復合材料在高性能鈉離子電池系統中的應用提供了有用的見解。

圖3. 電化學過程的原位分析

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