ACS Nano是纳米领域的顶尖期刊，在国际上拥有广泛的影响力，其收录的文章主要分布在纳米科学与技术领域，对研究的原创性、结构的新颖性有着极为严格的要求，最新影响因子为18.027。

近年来，发展清洁能源成为世界多数国家的共识，我国更提出了“碳达峰、碳中和”的宏伟目标。在此背景下，钠离子电池作为锂离子电池的有益补充或替代迎来加速发展。然而，缺乏高性能负极材料是限制钠离子电池快速发展的关键因素之一。合金型负极材料金属铋（Bi）和锑（Sb）具有高的理论比容量、优异的导电性、较为合适的工作电压、丰富的资源储量等优点受到广泛关注。但该类材料存在的主要问题是：充放电过程中剧烈的体积变化会使电极材料粉化，从导电网络剥离，导致电池性能快速衰减。

近日，杨维清团队青年教师刘妍副教授采用两种有效解决策略：一是构建中空纳米结构；二是对材料进行包覆，解决合金型负极材料储钠过程中的体积膨胀问题。

策略一，课题组开发了一种碘离子辅助电化学置换法，成功合成了空心铋纳米管（Bi NTs），并考察其储钠性能。Bi NTs的中空结构可以缓解体积变化导致的应力，薄的壳层和大的表面积有利于Na+在电极中快速扩散，一维形貌以及高导电性有利于电子快速传输。基于上述优点，Bi NTs表现出优异的倍率性能（在150 A g-1超高电流密度下容量为319 mAh g−1，容量保持率为84%）和出色的循环稳定性（在50 A g-1高电流密度下循环65,000圈后容量为241 mAh g-1，容量保持率为74%）。原位TEM/XRD和电化学分析证实Bi NTs优异的储钠性能来源于其良好的结构稳定性和循环过程快速的Na+扩散及电荷转移动力学。此外，将Bi NTs与Na3(VOPO4)2F正极配对组装的全电池也表现出优异的钠离子全电池性能，展现了Bi NTs良好的应用潜力。

全文链接：https://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/acsnano.2c07472

图1. Bi NTs的合成示意图及电化学性能

结合策略一与策略二，课题组构筑了一种蛋黄-蛋壳结构新型石墨炔包覆锑纳米盒（Sb@Void@GDY NBs）。Sb@Void@GDY NBs相比于传统的碳包覆锑纳米空心立方盒（Sb@C NBs）具有更优异的倍率性能和更长的循环寿命，在10 A g-1的高倍率下可以实现294 mAh g-1的高比容量，在1 A g-1下循环8000圈后比容量仍可维持在325 mAh g-1，容量保持率达到74%。原位电化学透射电镜研究表明石墨炔包覆和蛋黄-蛋壳结构构筑可以增强材料在储钠过程中的结构稳定性。电化学动力学研究表明，石墨炔壳层相比于传统碳壳层更有利于钠离子的快速传输。基于Sb@Void@GDY NBs负极、Na3V2(PO4)3正极的钠离子全电池可以稳定循环并提供较高功率输出，展现出Sb@Void@GDY NBs具有良好的应用潜力。

全文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.2c09679

图2. Sb@Void@GDY NBs结构示意图

图3. (a)(b) Sb@Void@GDY NB的钠离子半电池性能；(c)(d)以Sb@Void@GDY NBs为负极的钠离子全电池示意图及全电池性能