【钾电】Adv. Energy Mater.：钾离子电池扩散控制反应
【钾电】Adv. Energy Mater.：钾离子电池扩散控制反应
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纳米结构被认为是改善钾离子电池合金阳极可逆性的重要方法。然而，仍然不清楚纳米结构如何抑制钾化/去钾化时的机械退化。
韩国高丽大学Yong-Mook Kang等 通过原位X射线衍射，揭示了纳米Bi材料(约15 nm)中尺寸相关的相变机制。
本文要点：
（1） 该机制避免了由不完全和不可逆的两相反应引起的体Bi材料(约250 nm)的电压平台突变。纳米铋的钾化遵循逐步固溶体路径，在非平衡条件下没有任何相变，避免了新相的成核。由扩散控制反应支配的独特的转变途径伴随着快速离子迁移动力学和均匀扩散。因此，各向同性膨胀应力抑制了颗粒破裂，为稳定的钾储存开辟了一条途径。
（2） 相比之下，在具有缓慢和不均匀扩散的平衡条件下，体相Bi的两相转变由界面控制的反应控制，导致各向异性膨胀的快速容量衰减。平衡热力学相变和非平衡动力学相变之间的比较揭示了解释尺寸减小的合金化阳极的机械强度的内在机制，并且还强调必须改善固态扩散以获得PIBs的高速动力学。
参考文献:
Zhang, J., Kim, G., Park, M., Zhang, J., Lee, S., Cui, Y., Zhang, K., Zou, F., Kang, Y.-M., Nanostructuring-Promoted Non-Equilibrium Phase Transformation of Bi Anodes Toward Diffusion-Controlled Reaction for K-Ion Batteries. Adv. Energy Mater. 2022, 2202446.
DOI: 10.1002/aenm.202202446
https://doi.org/10.1002/aenm.202202446