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amorphous sb/c composite with isotropic expansion property as an ultra-stable and high-rate anode for lithium-ion batteries

引用

Rare Metals 2024年第5期43卷 2039-2052页

作者： Ze-Zhou Yang cheng-Yi Zhang Yu-Qing Ou Zhi-Kang Su Yan Zhao Heng-Jiang cong Xin-Ping Ai Jiang-Feng Qian Hubei Key Laboratory of Electrochemical Power Sources College of Chemistry and Molecular SciencesWuhan UniversityWuhan430072China Institute of Technological Sciences Wuhan UniversityWuhan 430072China

Antimony(sb)is an intriguing anode material for Li-ion batteries(LIBs)owing to its high theoretical capacity of 660 m Ah·g^(-1)and appropriate working potential of~0.8 V(***^(+)/Li).However,just like all alloying materials,the sb anode suffers from huge volume expansion(230%)during repeated insertion/extraction of Li+ions,resulting in structural deterioration and rapid capacity *** this work,a novel amorphous sb/c composite with atomically dispersed sb particles in carbon matrix is prepared via a straightforward high-energy ball milling *** intimate intermixing of amorphous sb with c provides homogeneous element distribution and isotropic volume expansion during cycling,resulting in persistent structural ***,the disordered structure of amorphous material shortens the diffusion distance of lithium ions/electrons,promoting fast reaction kinetics and rate *** from the aforementioned effects,the amorphous sb/c exhibits a high reversible capacity of537.4 m Ah·g^(-1)at 0.1 A·g^(-1)and retains 201.0 m Ah·g^(-1)at an ultrahigh current rate of 10.0 A·g^(-1).Even after 1500deep cycles at 2.0 A·g^(-1),the amorphous sb/c electrode still maintains 86.3%of its initial capacity,which outperforms all existing sb-based anodes reported so *** analysis further reveals a greatly reduced volume variation of merely 34.6%for the amorphous sb/c electrode,much lower than that of 223.1%for crystalline sb *** study presents a new approach to stabilizing sb-based alloy anodes and contributes to the construction of high-performance amorphous anode materials for LIBs,enabling advanced energy storage.

关键词： amorphous sb/c anode Homogeneous element distribution Isotropic volume expansion Ultra-long cycle stability High-rate capability Lithium-ion battery

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