成果简介
可充电铝离子电池RAIBs作为下一代电池的主要候选者，因其极高的阳极容量和良好的安全性而备受关注。然而，缺乏匹配的高容量正极材料和合理的设计限制了它们的实际发展。本文，中国石油大学化学工程学院阎子峰教授团队在《Nanoscale》期刊发表名为“A core–shelled Sb@C nanorod cathode with a graphene aerogel interlayer for high-capacity aluminum ion batteries”的论文，研究通过聚合物涂层和热还原制备核壳Sb@C纳米棒，作为RAIB的金属基阴极。碳壳和石墨烯气凝胶夹层有效地阻挡了充电产物的扩散和穿梭，从而表现出优异的电化学性能。
这种 Al-Sb电池在100mAg-1下提供656mA hg-1的初始放电容量、0.9V的稳定放电电压以及在1Ag -1下 500 次循环后保持在306mA hg -1的出色循环稳定性。序列表征用于监测Sb在可逆反应中的结构变化，并确定带电产物的构型，表明产物以[SbCl4 ]+阳离子的形式存在，即发生五电子转移反应具有非常高的理论容量（1100 mA hg -1）。该研究揭示了金属锑正极在 RAIBs 中的储能机制，并为高容量正极的研究和电池结构的合理设计提供了新的见解。
图文导读
图1、 (a) Sb@C纳米棒的合成示意图；(b) XRD 图案，(c 和 d) SEM 和 (e) 合成的 Sb@C 纳米棒的 TEM 图像。
图2、 (a) Sb@C阴极与GA中间层在1.0 mV s -1 扫描速率下的CV曲线；（b和d）Sb@C在100 mA g -1和1 A g -1下的恒电流充放电和（c和e）循环性能曲线；(f) 具有GA夹层的Sb@C正极在不同扫描速率下的CV曲线和峰值拟合曲线；(g) 1.0 mV s -1时赝电容贡献与CV曲线对比图；(h) 不同扫描速率下赝电容对电池容量的贡献。
图3、 (a-c) Sb@C 电极在不同充放电状态下的 Sb 3d、Al 2p 和 Cl 2p 的 X 射线光电子能谱 (XPS) 光谱；(d) Sb@C电极在不同状态下的27 Al NMR谱图；(e) Sb@C 电极在不同充电/放电状态下的拉曼光谱。
图4、 Sb@C正极在铝离子电池中的储能机理示意图。
小结
总之，通过简单的聚合物封装和热还原成功制备核壳Sb@C纳米棒，并用作可充电铝离子电池的阴极。碳壳和石墨烯气凝胶夹层共同有效抑制了充电产物的扩散，从而保证了电池的高容量和长循环稳定性。这种核壳Sb@C不仅具有极高的放电容量，因此可以作为可充电铝离子电池的主要正极材料，而且为研究可充电铝离子电池的储能机制提供了新的视角。.
文献：https://doi.org/10.1039/D2NR02755K
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