锑基金属化合物材料用于高性能锂离子及钠离子电池的研究进展

电化学储能具有高能量密度，高功率密度和长循环稳定性等特点，故其成为了目前广泛研究的储能形式，其中锂离子电池及钠离子电池展现出了巨大的应用前景和市场占有率。近年来，锑基负极材料因为其高的理论比容量（500-900mAh/g）、来源储量丰富、较好的电化学可逆性，成为了可充电锂离子电池及钠离子电池负极材料的研究热点之一。以SnSb为例说明，锑基金属间化合物的主要优点可以归纳为以下几点：（1）Sn(Li4.4Sn,990mAh/g)和Sb(Li3Sb,660mAh/g)元素均能可逆地参与合金化/去合金化反应，由此贡献了超高的储锂容量；（2）两种组分以上的金属间化合物中，分散的具有韧性的金属相可以缓冲Li+反复脱嵌所带来的体积膨胀；（3）由于合适的氧化还原电位，使得基于锑基金属间化合物负极材料的全电池展现出较高的能量密度。该文章应邀发表在RareMetals上，武汉理工大学麦立强教授、罗雯博士及法国洛林大学Jean-JacquesGaumet教授为文章的作者。Antimony-basedintermetalliccompoundsforlithium-ionandsodium-ionbatteries:synthesis,constructionandapplication,RareMet.(2017)36(5):321–338

在相关综述中，以材料的化学成分进行分类归纳是常见的方式，而本文的一个亮点就是以锑基金属间化合物的形貌结构及组合方式分类，着重体现了不同的合成方法导致结构的差异，不同的结构特点进而对其电化学性能产生影响。从金属材料传统制备方法（如高能球磨、磁控溅射等）到纳米材料制备技术（如微波水热法、化学气相沉积等），综述了各种手段对材料进行改性和优化，为不同背景的研究者们设计实验的思路和方向提供了参考。

第一部分，文章对锑基金属间化合物负极材料作了简要介绍。

第二部分，文章对不同制备方法和相应的纳米结构电极材料表征进行了阐述，作者按方法的普适性详细阐述了水热/溶剂热、高能球磨、热处理、静电纺丝、化学气相沉积和电沉积等制备金属间化合物电极材料的优缺点，同时针对传统金属材料制备方法方法，文章介绍了包括热压法、真空熔融法及磁控溅射等方法在制备锑基电极材料上的应用，为电极材料大规模制备提供了思路和指导意义。

第三部分，文章则对不同锑基金属间化合物负极材料在电化学储能器件中的应用进行了介绍，有关锂离子电池、钠离子电池的一些经典工作被重点阐述，包括性能优化、机理研究等。

第四部分，结论与展望中，文章指出通过电极材料结构设计及优化是实现锑基负极材料性能提升的有效策略之一，在高性能锂离子电池及钠离子电池中显示出巨大的应用潜力。尽管在锑基金属化合物电极材料的构建方面已经取得了一些进展，但尚未达到将这些材料优化为可商业化的成熟产品的标准，并且存在进一步提高的机会。如何通过实现规模化生产进行小规模试验仍然具有挑战性。需要改进的材料加工，更好的设备和更有效的制造方法。最后，发展原位表征被认为是探究储能机制和原位诊断的重要策略，从而实现基于高容量负极材料的下一代高性能锂离子电池和钠离子电池的发展。

图1锑基负极材料充放电示意图

图2通过湿化学法（水热/溶剂热、溶胶凝胶法等）制备的各种锑基金属间化合物电极材料的表征

图3通过高能球磨法制备的锑基金属间化合物电极材料的表征

图4SnSb负极材料的电化学性能等

图5Mo3Sb7薄膜负极材料的电化学性能；InSb负极材料原位XRD表征

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