알카리 금속 이온 배터리에서 Sn4P3 이진 합금 음극의 다양한 전기화학적 동작 공개

초록 Sn4P3 이진 합금 음극은 P와 Sn의 시너지 효과뿐만 아니라 리튬 이온 배터리(LIB), 나트륨 이온 배터리(SIB), 칼륨 이온 배터리(PIB)를 포함한 알카리 금속 이온 배터리(AIB)에서의 보편적인 인기로 인해 많은 주목을 받고 있습니다. 그러나 AIB에서 Sn4P3 음극의 알카리 금속 이온(A+) 저장 및 용량 감소 메커니즘은 잘 이해되지 않고 있습니다. 본 연구에서는 ex situ X-선 회절, 투과전자현미경 및 밀도 함수 이론 계산의 조합을 통해 Sn4P3 음극이 Sn과 P의 분리에 이어 P에서 A+의 삽입, 그리고 Sn에서의 삽입을 거친다는 것을 밝혀냈습니다. 추가로, 차등 전기화학 곡선 및 ex situ XPS 결과는 특히 P에서 A+의 깊은 삽입이 AIB의 용량 감소에 기여함을 보여줍니다. 심각한 나트륨 금속 덴드라이트 성장으로 인해 SIB의 용량이 더 감소하게 되며, PIB에서는 불안정한 고체 전해질 계면 및 느린 동역학이 용량 감소를 초래합니다. 구조적 열화, 불안정한 SEI, 덴드라이트 성장 및 느린 동역학을 포함한 고장 메커니즘 뿐만 아니라 수정 전략과 체계적 분석 방법은 다른 합금 기반 음극 재료 개발을 위한 이론적 지침을 제공합니다.