通过MOF柯肯达尔效应实现SEI稳定的石榴状SnP\u2082O\u2087@PC负极助力长效钾/钠离子电池

背景：随着“双碳”目标推进和可再生能源发展，开发高效、稳定的电化学储能系统成为焦点。钾/钠离子电池因资源优势和性能潜力备受关注，但其合金型负极材料（如锡）在循环中巨大的体积膨胀导致结构破坏和容量衰减，限制了应用。研究目的：为解决合金型负极的体积膨胀、界面不稳定和动力学缓慢难题，本研究提出基于金属有机框架（MOF）前驱体，利用热解过程中的柯肯达尔效应，设计并制备了一种具有仿生石榴状核壳结构的SnP₂O₇@多孔碳（PC）复合负极材料。结论：该材料在分子尺度通过Sn–P–O键降低离子扩散势垒，在纳米尺度实现活性颗粒均匀分散保障电荷传输，在微米尺度通过预留空腔缓冲体积膨胀，从而有效抑制电极粉碎和固态电解质界面（SEI）反复破裂。电化学测试表明，该负极在钾离子电池中表现出超长循环稳定性（5 A g⁻¹下16,000次循环后容量保持率76.2%）和优异倍率性能，并在钠离子电池中也展现良好性能。通过原位表征、理论计算和模拟，研究阐明了其“转化-合金化”储钾机制和结构优势，为高性能碱金属离子电池负极设计提供了新思路。