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第一作者：Kai Zhou

通讯作者：牛利教授、包宇教授

通讯单位：广州大学

DOI: 10.1002/smll.202105770

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水系碱性二次电池(AARBs)在电化学储能器件中具有诱人的潜力。鉴于铋(Bi)具有高理论容量和良好工作窗口等优点，被认为是用于AARBs的一种极具前景的负极材料。不幸的是，此前报导的大多数Bi负极材料仍然面临容量有限和循环稳定性差等问题。

图1. Bi@NPCF样品的合成过程示意图。

文章要点1：在本文中，通过静电纺丝和热处理工艺，作者成功制备出一种具有不同粒径Bi纳米颗粒嵌入的不同氮掺杂含量的多孔碳纳米纤维复合材料。

文章要点2：研究发现，碳壳层中的N掺杂含量对Bi核有着重要影响，其可以提高Bi负极的容量。更重要的是，碳基体中高度分散的超细Bi纳米颗粒(<20 nm)，对长期稳定性也起着至关重要的作用。

文章要点3：测试表明，所优化的Bi@NPCF电极在3 A g¹电流密度下表现出高达196.1 mAh g¹的比容量，在10000次充放电循环后的容量保留率高达116.95%。此外，所制备出的Bi@NPCF//NiCo₂O₄电池也表现出优异的能量密度、功率密度及长期稳定性(5000次循环后的容量保留率为95.9%)。

图2. 所制备出材料的XRD与微观形貌表征。

图3.所制备出材料的理化性质表征。

图4.所制备出Bi@NPCF, Bi@NPCF-L和Bi@NPCF-H的电化学性能。

图5. Bi@NPCF//NiCo₂O₄电池的电化学性能。

参考文献

Kai Zhou, Shuai Wang, Xinying Guo, Guixiang Zhong, Zhenbang Liu, Yingming Ma, Haoyu Wang, Yu Bao, Dongxue Han, Li Niu. Bismuth Nanoparticles Encapsulated in Nitrogen-Rich Porous Carbon Nanofibers as a High-Performance Anode for Aqueous Alkaline Rechargeable Batteries. Small. 2021. DOI: 10.1002/smll.202105770.