石墨炔网格封装SnO2异质结构负极实现高性能钠离子电池

为解决钠离子电池(SIBs)存在的离子动力学迟滞、体积膨胀和界面不稳定等问题，研究人员通过网格封装策略构建GDY/SnO2/GDY异质结构负极。该设计利用石墨炔(GDY)纳米墙框架实现快速离子/电子传输，并抑制SnO2团聚，最终获得730 mAh g?1的高容量和2750次循环的超长稳定性，为高性能SIBs开发提供新思路。

　　

钠离子电池(SIBs)因其成本优势及钠资源丰富性，被视为锂离子电池的有力替代者。然而缓慢的离子扩散动力学、剧烈的体积变化以及循环过程中的界面不稳定性，始终制约着其实际应用。这项研究创新性地采用石墨炔(Graphdiyne, GDY)纳米墙网格封装氧化锡(SnO₂)纳米颗粒，构建了独特的"三明治"异质结构负极。

多孔互联的GDY框架展现出双重优势：其三维导电网络像高速公路般促进钠离子(Na⁺)和电子的快速传输，同时弹性骨架如同减震器般有效缓冲SnO₂在充放电过程中高达300%的体积波动。更令人惊喜的是，GDY外衣能阻止活性物质团聚，就像给顽皮的SnO₂纳米颗粒穿上定型衣，使其在2750次大电流(5 A g^?1)循环后仍保持结构完整。

该负极材料展现出730 mAh g^?1的可逆容量，即使在超高倍率下仍能维持229.5 mAh g^?1的容量，性能远超传统碳基负极。这项工作为设计"刚柔并济"的电极结构提供了范本，其网格封装策略可拓展至其他合金型负极材料，推动钠离子电池走向实际应用。