由于安全性和低成本，可充电的水系钠离子电池（ASIBs）正在成为锂离子电池的重要替代品。金属负极表现出高的理论容量和对ASIBs的非选择性水合离子插入，然而其大体积膨胀和缓慢的反应动力学导致差的电化学稳定性。
近日，清华大学深圳国际研究生院杨诚教授，Fangcheng Wang发现，通过调节激光照射条件，可以方便地实现Bi纳米颗粒和激光诱导的石墨烯纳米片之间的强化学键，并且这种Bi@LIG复合电极可以显著提高ASIBs的寿命。
文章要点
1）研究人员首先将含有硝酸铋和尿素的氧化石墨溶液用作前体，并浇铸到不锈钢箔上，湿涂层的厚度控制在400微米。随后，涂布的箔在60 ℃下风干12小时。通过调节重复频率和束直径的散焦值，可以精确调节传递的光子能量，从而得到具有独特结构特征和石墨化的最终产品。
2）研究发现，具有均匀尺寸的Bi纳米颗粒通过紫外激光诱导的光化学还原紧紧固定在石墨烯层上，表现出镶嵌结构，这提供了缓冲基质以减轻Bi的体积变化，并保持石墨烯基电极网络中有效的电子和离子传输。
3）牢固的化学键能够实现快速的电荷转移动力学和负极可循环性的显著改善（9500次循环后在4 A g-1下为122 mAh g-1，在250 mA g-1下可逆容量为502.6 mAh g-1）。
该策略可以为石墨烯-合金组合的未来结构调控提供长期应用场景的指导。
参考文献
Haojie Zhu, et al, Inlaying Bismuth Nanoparticles on Graphene Nanosheets by Chemical Bond for Ultralong-lifespan Aqueous Sodium Storage, Angew. Chem. Int. Ed. 2022, e202212439
DOI: 10.1002/anie.202212439
https://doi.org/10.1002/anie.202212439
本文来自纳米人，本文观点不代表石墨烯网立场，转载请联系原作者。
