近年来，金属铋（Bi）因其固有的优点，作为一种很有前途的先进钾离子电池（PIBs）的合金化负极，引起了人们极大的关注。然而，在实际应用中，严重的体积膨胀/电极粉碎化和动力学迟滞往往导致其较差的循环和倍率性能。因此，通过结构/成分优化和超/界面设计来构建先进的Bi基负极具有重要意义。

近日，济南大学原长洲教授，厦门大学王鸣生教授，中科大林岳报道了一种自下而上的方法，以新型Bi基金属-有机骨架（Bi-MOF）为前驱体，高效地制备了一种空隙封装纳米Bi的三维N掺杂碳纳米笼骨架（Bi@N-CNCs）。通过仔细调节煅烧温度，研究人员提出了Bi@N-CNCs产物的形成过程，得益于独特的结构/组成优势，优化后的850-Bi@N-CNCs在半电池和全电池系统中都表现出优异的电化学储钾性能。

文章要点

1）实验结果显示，得益于三维导电N-CNCs网络和活性Bi纳米颗粒的纳米效应的协同作用，850-Bi@N-CNCs在电流密度为0.5 A g^-1和10.0 A g^-1时的可逆容量分别为334.3和221.3 mAh g^-1，并且在5.0 A g^-1电流密度下具有优异的长期循环稳定性（1200次循环中容量下降0.004%）。此外，组装的850-Bi@N-CNCs//KFe[Fe(CN)₆]全电池具有高达170 Wh kg^-1的能量密度。

2）研究人员通过TEM、SAED和XRD等一系列原位表征，进一步揭示了850-Bi@N-CNCs负极的电化学储钾性能。

所提出的方法适用于其它高性能二次电池的Bi基合金的制造以及与能源相关的应用。

参考文献

Zehang Sun, et al, Unveil Intrinsic Potassium Storage Behaviors of Hierarchical Nano Bi@N-Doped Carbon Nanocages Framework via In Situ Characterizations, Angew. Chem. Int. Ed. 10.1002/anie.202016082

DOI：10.1002/anie.202016082

https://doi.org/10.1002/anie.202016082