近日，物理与光电工程学院物理学系麦文杰团队在物理学TOP期刊《Applied Physics Letters》发表了题为"Sulfide reduction strategy for constructing bimetallic BiSb microrods toward high-performance potassium ion storage"的研究成果。物理学系研究生邓渺然为第一作者，黎晋良副研究员为论文通讯作者。
图1：文章发表页面截图
近年来，钾离子电池（PIBs）作为下一代储能技术备受关注，然而负极材料的设计仍是制约其发展的关键难题。传统嵌入型负极容量有限，而合金型负极在充放电过程中又面临严重的体积膨胀问题。为此，本研究报道了一种硫化物还原策略制备方法，成功构建了聚多巴胺衍生碳包裹的双金属BiSb微米棒（BiSb@PDA）。合成过程表明：BiSbS前驱体经历微米棒生长过程，随后在PDA衍生碳层的限域保护下进行还原反应，有效维持了其结构完整性。得益于这种稳定结构，双金属BiSb@PDA微米棒在0.1 A g⁻¹电流密度下循环100次后仍保持348 mAh g⁻¹的可逆容量，容量保持率达88.9%；在0.3 A g⁻¹电流密度下循环200次后仍维持264 mAh g⁻¹的容量。该材料性能显著优于单金属体系，兼具较高比容量及优异的容量保持率(图2)。结合多种先进表征技术进一步揭示了BiSb在钾化-脱钾过程中的相变机制，这种机制有效缓解了体积变化，确保了优异的钾存储耐久性。本工作通过提出硫还原策略实现调控BiSb微米棒结构以改善材料储钾的稳定性，对未来设计新型结构用于高效储能开辟了新思路。
图2：基于硫还原策略下制备的BiSb合金负极储钾的电化学性能
论文链接：https://doi.org/10.1063/5.0302618