霍克锂电池通过机械研磨制备Sn-Sb-Bi-In-Ga合金作为硫化物基全固态锂电池负极材料
采用机械球磨法制备了两种Sn-Sb-Bi-In-Ga合金（等原子比合金与富锡合金）作为硫化物基全固态锂离子电池负极材料。合金颗粒分析表明，Sn、Sb、Bi、In和Ga元素均分布于颗粒表面。虽然观测到若干晶态化合物，但合金主体呈现非晶态结构。与富锡合金相比，等原子比合金展现出更优异的电池性能。采用等原子比合金的评估电池表现出78%的初始库仑效率，在第100次循环时仍保持76%的充电容量保持率。
引言
为开发具备长续航里程的车载储能电池，研究者对采用高容量活性材料的硫化物基全固态锂电池进行了深入探究[1][3][4]。尽管锡(Sn)具有高达990 mAh/g的理论容量，但其与锂离子发生合金化/去合金化反应时会产生显著的体积膨胀与收缩[5][6]。此类体积变化会导致固态电解质开裂，并在固态电解质与负极材料间形成间隙，进而引发库仑效率下降及容量保持率劣化等问题。为解决这些问题，研究人员考察了基于多元素合金（如高熵合金）的节点材料。这类合金在与锂离子合金化时通常表现出高杨氏模量、电子电导率及振实密度，同时具有低体积扩展包特性[7][9]。Zhao等人报道了通过机械球磨法制备Sn-Sb-Mn-Bi-Te高熵合金，该材料在有机电解液锂离子二次电池中循环200次后仍保持约790 mA/g的高容量[7]。然而，在全固态锂电池中，低杨氏模量金属更易与固态电解质颗粒紧密粘附，从而提升电池性能[11][12][14]。因此，除Sb和Bi外，可添加在Sn中形成固溶体且具有低杨氏模量的In与Ga，以制备多性向合金。据我们所知，目前尚未见关于该合金制备及其在全固态锂电池中性能评估的公开报道。本研究采用机械球磨法制备Sn-Sb-Bi-In-Ga合金粉末，系统考察了其元素分布、晶体结构及电化学性能，并探讨了等原子比与富锡成分差异对材料性能的影响。
