陈忠伟院士AEM：钠离子电池实现5000次循环！

钠离子电池（SIBs）因其工作电压高、环境友好和成本效益高等优势而备受关注。然而，负极材料的固有缺陷（如导电性差、动力学缓慢和体积变化大）阻碍了它们的实际应用。

加拿大滑铁卢大学陈忠伟院士等设计了一种包含O-Nb-C异质界面和氧空位的Nb₂O₅@碳纳米反应器(Nb₂O₅-x@MEC)作为负极材料以推动SIBs实现非凡的容量和超长的循环寿命。

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图1. Nb₂O₅-x@MEC复合材料的合成过程示意图

异质结构纳米反应器既通过形成O-Nb-C异质界面有效地固定了有缺陷的 Nb₂O₅，又提供了具有所需含量的Nb₂O₅的均匀分散，以防止它们的团聚。

此外，该框架还实现了广阔的活性界面、有利的电解液渗透和结构良好的离子-电子传输通道，从而改善了钠离子的储存并增强了氧化还原反应动力学。空间限制、缺陷注入和异质界面设计带来的增强使复合材料具有高度可逆的钠化-脱钠过程和显著的结构稳定性。

陈忠伟院士AEM：钠离子电池实现5000次循环！

图2. Na⁺储存动力学

由于这些特性，Nb₂O_5-x@MEC-30%复合材料实现了超过1.1 mAh cm^-2的良好面容量、出色的长期循环稳定性（在20 A g^-1下的5000次循环中每圈容量衰减率低至 0.024%）以及在质量负载超过8 mg cm^-2下的优异电化学性能。

这项工作不仅将结构调控、缺陷工程和异质界面设计的优势协同集成到纳米反应器的制备中，以实现高效的SIBs，而且在下一代实际可行的储能设备中具有巨大潜力。

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图3. Nb₂O₅-x@MEC的电化学性能

Integrating Nanoreactor with O–Nb–C Heterointerface Design and Defects Engineering Toward High-Efficiency and Longevous Sodium Ion Battery. Advanced Energy Materials 2022. DOI: 10.1002/aenm.202103716

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