静电纺丝纳米纤维铝掺锑/碳复合材料作为锂离子和钠离子电池的通用阳极材料

《Small》：Electrospun Nanofibrous Aluminum Doped Antimony/Carbon as a Universal Anode Material for Lithium and Sodium-Ion Batteries

Al掺杂Sb基纳米纤维在锂钠离子电池中展现出优异的高倍率性能和循环稳定性，30C倍率下容量保持率显著优于未掺杂材料，但电解液降解问题仍需解决。

　　

摘要

基于锑的阳极具有较高的理论容量，但在可充电电池中面临诸如严重的体积膨胀和较差的循环寿命等关键挑战。开发适用于锑基阳极的掺杂剂，并将这些材料与纳米纤维结构结合，为解决这些限制提供了一条有前景的途径。本研究通过比较锑纳米纤维（Sb-NF）和掺铝的锑纳米纤维（Sb_0.95Al_0.05-NF），探讨了铝掺杂对锑合金基纳米纤维的影响。在锂离子电池（LIBs）中，Sb-NF在10 C的放电速率下仍保持电化学活性，而Sb_0.95Al_0.05-NF即使在30 C的放电速率下也能保持循环性能，容量为73.9 mAh g^?1。在钠离子电池（SIBs）中，两种阳极都能在25 C的放电速率下正常工作，但Sb_0.95Al_0.05-NF的可逆容量达到了117 mAh g^?1，远优于Sb-NF的50 mAh g^?1。长期循环测试表明，在300次循环后，Sb_0.95Al_0.05-NF的容量保留率接近Sb-NF的三倍，分别为14%和9%。在SIBs中，Sb_0.95Al_0.05-NF在200次循环内的性能更优，然而超过200次循环后，Sb-NF和Sb_0.95Al_0.05-NF电极都会受到电解质相关降解的影响，包括钠枝晶的形成。循环伏安法测试显示，无论是在锂离子电池还是钠离子电池中，Sb_0.95Al_0.05-NF的扩散系数都更高。这些发现突显了掺杂和纳米纤维形态在提高放电速率和循环稳定性方面的协同效应。

利益冲突

作者声明没有利益冲突。