无缺陷的Bi-Sn@C复合材料，具有高容量和长循环寿命，是卓越的钠离子存储材料

Bi-Sn合金通过相分离冶金法调控共晶结构，亚/过共晶合金因枝晶相形成导致结构降解和内阻增加，优化共晶界面使p-Bi57Sn43@C正极在1C倍率下比容量达470.3mAh/g，循环1000次后容量保持率95.2%。

　　

摘要

由于二元合金能够结合单相合金的优点，它们在钠离子电池的研发中受到了广泛关注。然而，这些材料的电化学性能往往较为有限，其结晶状态与钠存储性能之间的关系尚未得到充分理解。在本研究中，我们通过相分离冶金法合成了不同成分的Bi-Sn二元合金，以探究不同晶体结构的钠存储性能。结果表明，亚共晶和过共晶Bi-Sn合金在非共晶界面容易形成“树枝状”初级相，这会加剧结构退化并增加内阻。相比之下，具有优化共晶界面的Bi-Sn合金能够有效控制树枝状晶体的生长并减少缺陷，从而提高微观结构稳定性并提升电化学性能。实验结果显示，共晶p-Bi₅₇Sn₄₃@C负极在1 C电流下的比容量达到了创纪录的470.3 mAh g^?1，并在20 C电流下经过1000次循环后仍保持了95.2%的容量。本文提出的无缺陷共晶概念为未来研究二元和多晶共晶合金在电化学应用中的性能提供了宝贵的基础。