余彦/陈俊松AFM：良好排列的金字塔形SbSn合金纳米阵列助力稳健的钠储存

合金型负极材料具有较高的理论比容量，有望用于钠离子电池。然而，它们的实际应用受到钠合金化/脱合金时体积急剧变化导致的快速容量衰减的限制。

中国科学技术大学余彦、电子科技大学陈俊松等人报道了一种在铜（Cu）基底上电沉积有序锑锡（SbSn）合金纳米阵列的简易制备方法。

通过在体系中加入柠檬酸三钠和乙二胺盐酸盐作为结构导向剂，SbSn合金显示出排列良好的三棱锥结构阵列。在随后的热退火过程中，在纳米阵列的根部产生了“合金胶”，将 SbSn与Cu基底紧密连接。

密度泛函理论计算结果表明，与单金属相比，制造的合金提供了能量上有利的Na扩散，并且“合金胶”提供了基底和SbSn之间的强相互作用。更重要的是，基于有限元分析，这种三棱锥状纳米结构的独特构造不仅在Na⁺浓度梯度上产生了很小的差异，而且还建立了均匀的应力分布，促进了Na⁺的高效扩散和有效应力耗散。

余彦/陈俊松AFM：良好排列的金字塔形SbSn合金纳米阵列助力稳健的钠储存

图1. SbSn纳米阵列的合成和表征

总的来说，优化的成分和几何形状提高了当前SbSn合金纳米阵列的高倍率性能和延长的循环寿命。当直接用作钠储存的负极材料时，这种合金纳米阵列在 0.2 C下表现出 679 mAh g^-1的可逆容量和在2 C下超过800次循环的511 mAh g^-1（82%保留率）的优异循环稳定性。同时可以在 5 C的高比率下获得521 mAh g^-1的稳定容量。

这种性能是文献中报道的类似合金基电极无法比拟的。此外，由 SbSn负极和Na₃V₂(PO₄ )₃正极组成的全电池可提供189 Wh kg^-1的比能量（基于两个电极上活性材料的重量），这验证了其在实际应用中的巨大潜力。

余彦/陈俊松AFM：良好排列的金字塔形SbSn合金纳米阵列助力稳健的钠储存

图2. SbSn电极电化学行为的动力学分析

Efficient Stress Dissipation in Well-Aligned Pyramidal SbSn Alloy Nanoarrays for Robust Sodium Storage. Advanced Functional Materials 2021. DOI: 10.1002/adfm.202104798

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