最近幾年，世界各國對清潔能源的發展保持高度關注，中國也提出了“碳達峰、碳中和”的愿景。近年來，清潔能源的發展已成為全球多數國家的共識，中國也提出“碳達峰、碳中和”的宏偉目標。在這一背景下，鈉離子電池作為鋰離子電池的有益補充或替代品，得到了快速的發展。

然而，缺乏高性能負極材料是制約鈉離子電池發展的關鍵因素之一。合金型負極材料銻（Sb）因諸多優點得到了高度關注，例如，理論比容量高、導電性優異、工作電壓適中、資源儲量豐富等。

但是，銻基材料在充放電過程中往往產生劇烈的體積變化，這會引發電極材料粉化從導電網絡剝離，最終導致電池性能的快速衰減。

西南交通大學楊維清教授團隊針對銻基材料在充放電過程中體積膨脹的問題，首次將石墨炔與銻復合，構筑了一種蛋黃-蛋殼結構的新型石墨炔包覆銻納米盒（Sb Void GDY NBs）。

和傳統的碳包覆銻納米空心立方盒（Sb C NBs）相比，這種新型石墨炔包覆銻納米盒的優勢體現在，其倍率性能更好、循環壽命更長。在10Ag-1的高倍率下能實現294mAhg-1的高比容量；在1Ag-1下循環8000圈后，比容量還依然能保持在325mAhg-1，容量保持率達74%。

該團隊發現，新型石墨炔包覆銻納米盒的構筑能在儲鈉過程中發揮顯著作用，即能讓材料的結構更加穩定。研究人員觀察到，換為石墨炔殼層后鈉離子傳輸可實現更快的速度。

基于新型石墨炔包覆銻納米盒負極、磷酸釩鈉正極的鈉離子全電池可以穩定循環并提供較高功率輸出，證明了Sb Void GDY NBs具有良好的應用潛力。

審稿人認為，該研究報道了一種新的方法，通過用石墨炔（Graphdiyne，GDY）取代傳統的碳材料，形成蛋黃-蛋殼結構的Sb Void GDY NB，來提高Sb/C復合材料的倍率性能和循環壽命。GDY中特殊的面內空穴，讓Na+得以通過GDY殼層實現快速擴散。

最重要的是，和以往銻基材料在充放電過程中容易產生體積變化作對比，蛋黃-蛋殼結構和內部空隙空間可以容納銻的體積膨脹。新型石墨炔包覆銻納米盒憑借這些優點表現出優異的倍率性能和非凡的循環穩定性。這種材料設計新穎，新材料的儲鈉性能十分出色。

西南交通大學楊維清教授指出：“這種材料或者說這種改性策略，能夠有效提升銻基材料的儲鈉性能，可以在大規模儲能和低速電動車等領域得到廣泛推廣。”

前不久，相關論文以《用于高倍率、長壽命鈉離子電池的石墨炔包覆銻納米盒》（Yolk–Shell Sb Void Graphdiyne Nanoboxes for High-Rate and Long Cycle Life Sodium-Ion Batteries）為題發表在ACS Nano上[1]。

西南交通大學劉妍副教授是該論文第一作者，楊維清教授為論文通訊作者。

研究過程中，課題組成員定期開展小型討論會，共同討論論文中的各個細節和爭議點，并提出不同的觀點和建議。楊維清表示：“這種開放式和合作式的討論氛圍，不僅加強了團隊成員之間的交流和合作，而且也有助于提高論文的質量和可信度。我們會繼續一直保持這種討論氛圍。”

研究中難免會遇到各種各樣的挑戰和困難，他舉例說，比如在實驗中遇到了設備故障和樣品污染等問題，團隊成員不僅需要處理復雜的化學反應和材料制備過程，還需要經常對實驗設備進行維護和調整，以確保實驗數據的準確性和可靠性。

有時他們還需要對實驗結果進行多次重復和驗證，以排除實驗誤差和偶然性因素的影響。此外，在論文撰寫和修改中也會遇到一些爭議和挑戰。每當這時，他們都對實驗結果會進行多次分析和解釋，以向同行專家和審稿人證明實驗結果的正確性和科學性。

當然，我們面對一些反對意見和批評時也盡量做到迅速回應，以改善和完善我們的研究工作。在這些挑戰和困難面前，我們保持謙虛和開放的態度，積極尋求解決問題的方法和思路。”楊維清說。

如果研究獲得了積極的成果和反響，他們會考慮繼續深入開展相關的后續研究工作，以進一步探究和發展該銻基鈉離子電池負極材料的性能和應用。

在該研究中，該課題組已經成功合成Sb Void GDY NBs，并對其進行了性能表征。但是，制備工藝仍然需要進一步優化，以提高材料的制備效率和穩定性。“我們可能會研究新的材料制備方法和工藝條件，以獲得更好的制備效果。”楊維清表示。

在材料制備和性能研究的基礎上，他們計劃嘗試進行材料改性和優化設計，以進一步提高該材料的性能和穩定性。例如，通過添加新的助劑和摻雜元素，來調控材料的電化學性能和結構特征。

在對該材料進行全面性能表征的基礎上，該團隊還打算開展應用研究。比如，在實際電池體系中的性能表現、對環境和健康的影響等方面進行研究，以評估其實際應用潛力和安全性。

(關鍵字：鈉離子電池 銻)