Micron-Sized Nanoporous Antimony with Tunable Porosity for High-Performance Potassium-Ion Batteries

纳米孔 材料科学 阳极 多孔性 化学工程 制作 电化学 纳米技术 冶金 电极 复合材料 化学 物理化学 病理 替代医学 工程类 医学
作者
Yongling An,Yuan Tian,Lijie Ci,Shenglin Xiong,Jinkui Feng,Yitai Qian
出处
期刊:ACS Nano [American Chemical Society]
卷期号:12 (12): 12932-12940 被引量:238
标识
DOI:10.1021/acsnano.8b08740
摘要

Potassium-ion batteries (KIBs) are considered favorable candidates for post-lithium-ion batteries, a quality attributed to their low cost, abundance as a resource, and high working potential (-2.93 V for K+/K). Owning to its relatively low potassiation potential and high theoretical capacity, antimony (Sb) is one of the most favorable anodes for KIBs. However, the large volume changes during K-Sb alloying and dealloying causes fast capacity degradation. In this report, nanoporous Sb (NP-Sb) is fabricated by an environmentally friendly vacuum-distillation method. The NP-Sb is formed via evaporating low-boiling-point zinc (Zn). The byproduct Zn can be recycled. It is further found that the morphology and porosity can be controlled by adjusting Zn-Sb composition and distillation temperature. The nanoporous structure can accommodate volume expansion and accelerate ion transport. The NP-Sb anode delivers an improved electrochemical performance. These results suggest that the vacuum-distillation method may provide a direction for the green, large-scale, and tunable fabrication of nanoporous materials.
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