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支春義、劉瑋書、姚振鵬Mater. Today：穩定的鉍銻合金正極實現高性能鋅電池

盡管已經報道了大量用于水系鋅電池的嵌入正極材料，但有限的嵌入容量阻礙了實現更高的能量密度。

香港城市大學支春義、南方科技大學劉瑋書、上海交通大學姚振鵬等開發了一種基于BiSb合金（Bi_0.5Sb_0.5）的高性能水系鋅電池，其使用高濃度強堿性聚電解質。

圖1 材料結構及形貌表征

結合原位X射線衍射（XRD）、拉曼光譜和X射線光電子能譜（XPS）表征，以及密度泛函理論計算，作者證明了該材料的轉化溶解/沉積電化學機制（BiSb? Bi+SbO₂^? ? Bi+SbO₃^? ? Bi₂O₃）。

BiSb正極實現了0.3 A g^?1時512 mAh g^?1的大容量、20 A g^?1時90 mAh g^?1的優越倍率能力和穩定的長期循環性（在0.5 A g^?1下循環600次后保持184 mAh g^?1的容量；在1 A g^?1下循環1300次后保持130 mAh g^?1的容量）。

圖2 基于準固態PANa水凝膠電解質的BiSb合金的電化學性能

值得注意的是，即使在低至?10及?20°C時，在1 A g^?1下其仍能分別提供210和197 mAh g^?1?的容量。此外，制備的軟包Zn/BiSb電池在0.3 A g^?1時可提供303 Wh kg^?1的高能量密度。

當與高濃度聚電解液結合時，Zn/BiSb電池在寬溫度范圍內(?40至40°C）表現出優異的性能。該研究表明，金屬正極以其獨特的機理有望實現鋅電池的高性能，其中合金是穩定金屬電極循環的有效途徑。

圖3 Zn/BiSb電池的轉換溶解/沉積化學

Stable bismuth-antimony alloy cathode with a conversion-dissolution/deposition mechanism for high-performance zinc batteries. Materials Today 2021. DOI: 10.1016/j.mattod.2021.09.023

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