东南大学吴宇平、贺加瑞团队在《Energy & Environmental Science》上发表最新研究成果

（通讯员 贺加瑞）近日，东南大学能源与环境学院、东南大学新一代储能中心吴宇平、贺加瑞教授团队以“Dynamic localized domains of metallic glasses enable highcapacity SbBi anode for potassium ion batteries”（动态局域非晶调控策略提升SbBi负极储钾性能）为题在国际权威期刊《能源与环境科学》（Energy & Environmental Science）上发表论文，报道了该团队通过调控“局域动态玻璃金属”的设计策略提升合金负极电化学性能的最新研究成果。

在钾离子电池中，SbBi合金型负极材料凭借较高的理论容量引起了广泛关注。然而，SbBi合金负极在实际应用中面临显著的体积膨胀与缓慢的动力学行为导致电极结构粉化及容量快速衰减。含非晶的合金体系被提出作为一种有前景的解决策略。但过量非晶的引入会导致库仑效率降低和循环稳定性下降。

针对这一难题，本研究提出了一种基于非晶动态局域化的新策略。以双金属间化合物Cu₂Sb@SbBi₂异质结复合材料为模型体系，创新性地构建了“形变诱导膨胀模型”，用以调控非晶化程度，从而形成动态局域的非晶结构。该动态局域非晶调控解决了钾离子电池合金负极容量快速衰减的问题。

图1 材料形貌与结构表征

原位XRD揭示放电过程中的多步合金化相变（K(SbBi)和K₃(SbBi)），同时观察到具有结构弹性的Cu₂Sb晶格可逆膨胀与收缩。HRTEM图像放电至2.5 V、0.3 V和0.01 V的电极的进一步证实了由变形诱导的膨胀机制引起的原子重排而在界面处形成非晶。Cu₂Sb的小变形在空间上限制了SbBi₂，在界面处的SbBi₂原子形成动态非晶，并由此建立了非晶的动态局域化过程。随着钾化的进行，非晶区逐渐减小，而结晶区逐渐增大，这个过程是可逆的。这种动态可逆的机制大大提升了SbBi合金的储钾性能。

图2 储钾机制和动态局域非晶动态转变过程分析

基于以上结果，研究团队提出了一种基于非晶动态局域调控策略，以克服钾离子电池中合金负极固有的局限性。这种双金属间化合物异质结的设计（以Cu₂Sb@SbBi₂为例）表明，动态的、局域化的非晶能够提升钾离子电池中合金负极的性能。

图3 动态局域非晶演变分析示意图

东南大学能源与环境学院博士研究生刘希为论文第一作者，东南大学能源与环境学院贺加瑞教授为通讯作者。该研究工作获国家自然科学基金、江苏省重点研发计划、江苏省杰出青年基金和东南大学高层次人才启动经费等项目资助。

文章链接：https://pubs.rsc.org/en/Content/ArticleLanding/2026/EE/D6EE01770C

供稿：能源与环境学院

（责任编辑：李心畅 审核：王天宇 李震）