近日，国际能源顶级期刊Nano Energy (IF:16.602)在线发表了我校郑小美副教授作为第一作者，厦门大学孙世刚院士，郑小美副教授，张朋越教授为共同通讯作者，题为“Electrodeposited binder-free Sb/NiSb Anode of Sodium-ion Batteries with excellent cycle stability and rate capability and New Insights into its Reaction Mechanism by Operando XRD Analysis”（电沉积制备无粘结剂型钠离子电池Sb/NiSb负极具有良好的循环稳定性和倍率性能，并采用原位XRD揭示对其反应机理）的研究论文。

地壳中金属锂资源的匮乏，导致锂离子电池价格攀升，而地壳中钠的储量丰富，钠离子电池的成本低，因此，钠离子电池有望取代传统的锂离子电池。然而，由于钠离子的半径比锂的半径大，石墨作为工业锂离子电池的负极材料，由于石墨层间距离太窄而不能容纳钠离子，已被证明不适合作为钠离子电池的负极材料。锑具有合适的钠嵌入平台和较高的理论储存容量（660 mAh/g），锑已被认为是一种最有前途的钠离子电池负极材料。然而，Sb负极在充放电过程中遭遇巨大的体积膨胀（高达390%），从而导致材料结构严重恶化和容量迅速衰减。因此，锑负极的循环稳定性较差。本文报道了一种可控电沉积工艺制备的无粘结剂Sb/NiSb合金。非活性Ni具有良好的导电性和结构强化作用，有助于缓冲Sb在充放电过程中的产生的体积膨胀，从而提高Sb/NiSb负极的循环稳定性能（100次循环后容量保持在521 mAh/g）和倍率性能（2000 mA/g时，容量高于400 mAh/g），该性能远优于裸锑负极。Sb/NiSb负极具有良好的钠存储性能，究其原因在于其特殊的菜花状结构与Sb/NiSb合金化的协同作用。通过先进原位X-射线衍射(XRD)手段实时捕捉Sb/NiSb电极在充放电过程中的结构变化，揭示了Sb/NiSb负极与钠的转化反应机理。此外，通过原位XRD和非原位HR-TEM观察到了稳定的固体电解质界面(SEI)组成。本论文系统深入地研究了Sb/NiSb负极的电化学制备方法、电化学性能及其储钠机理，有利于深化对钠离子电池锑基合金负极材料的认识，对进一步拓展合金负极材料在钠离子电池中的应用具有重要的理论指导意义和应用价值。

相关工作得到了浙江省自然科学基金（LY18B030005、LH19E010001），国家自然科学基金（51871205和51801196）的资助。

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2020.105123