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為獲得用于快速和永久離子嵌入/脫出的穩(wěn)健架構，研究人員構建了各種框架，試圖提高高倍率下的壽命。然而，不可控的結構演化總會導致結構在循環(huán)過程中因內(nèi)部應變不斷增加而發(fā)生破壞。

湖南大學吳英鵬、王東、中南大學歐星等受巢狀結構的啟發(fā)，設計和制造了“鳥巢”層狀異質(zhì)(SnFe)S₂（SFS-Nest）。

圖1 轉化合金化負極材料的形態(tài)和結構演化過程示意圖

SFS-Nest具有波浪狀表面形態(tài)和交聯(lián)內(nèi)部構型的穩(wěn)定框架，這種均勻形態(tài)表現(xiàn)出相互關聯(lián)的內(nèi)部異質(zhì)結構。由于這些從內(nèi)到外的結構優(yōu)勢，與非交錯的SFS-Urchin和常見的異質(zhì)(SnFe)S₂樣品相比，SFS-Nest表現(xiàn)出很強的結構耐受性，并保持了通暢的Na⁺離子擴散通道。得益于SFS-Nest強大的同步約束自演化結構，該電極的電化學反應動力學和轉化合金化反應可逆性得到了有效提升。

圖2 SFS-Nest分層異質(zhì)結構的表征

正如預期的那樣，當用作鈉離子電池負極時，SFS-Nest具有出色的長循環(huán)穩(wěn)定性（以10 A g^-1的超高倍率循環(huán)800次后的高度可逆容量為627.41 mAh g^-1）和前所未有的倍率特性（389.4 mAh g^-1，30 A g ^-1)?？傮w而言，這項研究的應變工程策略揭示了一個新的視角，可以解決轉換型電極的大體積變化和不可避免的結構演變，最終實現(xiàn)超高倍率和長持續(xù)時間的優(yōu)異電化學性能。

圖3 SIBs的電化學性能

Strain Engineering of Layered Heterogeneous Structure via Self-Evolution Confinement for Ultrahigh-Rate Cyclic Sodium Storage. Advanced Energy Materials 2022. DOI: 10.1002/aenm.202200403

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吳英鵬/王東/歐星AEM：受巢狀結構啟發(fā)，獲得超高倍率鈉離子電池正極！

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