金屬納米顆粒在膠體溶液中的凝聚是一種普遍、無(wú)處不在的現(xiàn)象。

圖1 金屬納米顆粒的自組裝

高麗大學(xué)Jae-Chul Lee等利用上述行為，開(kāi)發(fā)了一條簡(jiǎn)單而有效的路線，它可使微米級(jí)金屬在特定的電解液溶劑中自發(fā)地轉(zhuǎn)化為納米多孔結(jié)構(gòu)。根據(jù)經(jīng)典的酸堿反應(yīng)理論和基于密度泛函理論的量子化學(xué)，作者得出了選擇適合生成納米多孔結(jié)構(gòu)的溶劑和對(duì)應(yīng)金屬的標(biāo)準(zhǔn)。基于此，這項(xiàng)工作通過(guò)采用所開(kāi)發(fā)的方法對(duì)由未經(jīng)處理的微米級(jí)Sn、Pb和Bi顆粒（20-100μm）制成的負(fù)極進(jìn)行合金化處理。

圖2 溶劑和金屬納米顆粒之間的反應(yīng)

結(jié)果，所處理后的三種材料在用作鈉離子電池的負(fù)極時(shí)，在10C下分別實(shí)現(xiàn)了592、423和383 mAh g^-1的高容量，并獲得了3000、4000和6000次循環(huán)。此外，作者將同一方法進(jìn)一步擴(kuò)展到轉(zhuǎn)換型負(fù)極，其中微米級(jí)CuS負(fù)極在10C下儲(chǔ)存了546 mAh g^-1，并運(yùn)行了超過(guò)4300次。這項(xiàng)研究為選擇溶劑提供了基本框架，以實(shí)現(xiàn)具有大容量、長(zhǎng)循環(huán)壽命和優(yōu)良倍率性能的低成本負(fù)極。

圖3 電化學(xué)性能對(duì)比

Solvent-Driven Transformation of Microsized Metal Particles into a Nanoporous Structure and Its Application to Ultrafast-Charging Batteries. Advanced Functional Materials 2023. DOI: 10.1002/adfm.202301552