合金型材料因其高理论容量而成为备受关注的钠离子电池负极材料。然而，在反复的充放电过程中，应力/应变的不断积累将引起电极粉化，从而导致容量快速衰减，进而阻碍其实际应用。

近日，电子科技大学的陈俊松教授和新加坡国立大学的John Wang院士合作，通过双浓度梯度化的设计，构建了底部富Sb，顶部富Cu，从上至下Sb浓度递增，Cu浓度逐渐递减的3D珊瑚状Sb-Cu合金阵列用于高性能的钠离子电池。

双浓度梯度分布的电极在钠离子电池应用中具有独特优势，电极中成分的逐渐变化巧妙地引入了阶梯式体积膨胀效应，这促进了界面的相容性，降低了局部应力/应变的集中，有利于应力的平滑分布。同时，活性物质Sb提供高容量，而逐渐变化的惰性Cu起到缓冲层的作用，有效缓解了循环过程中材料的体积变化，从而降低了材料的结构损伤和失效风险。

有限元分析表明，与浓度均匀分布的电极相比，浓度梯度分布电极的von Mises 应力、塑性应变和变形程度都有所降低，这有利于提高在循环过程中电极结构的完整性。

通过原位TEM、原位XRD和EIS分析进一步证实了浓度梯度分布电极结构的稳定性和电化学过程的可逆性。

最终，该双梯度浓度分布的Sb-Cu合金阵列电极在钠离子电池中表现出优异的电化学性能，该工作为先进储能系统中合金型材料的应用提供了潜在的解决方案。