提高锂离子电池负极的电化学储锂容量和倍率性能—三维互连碳管-NiO-SnO_(2)网格膜

作     者：张世平 韩方明 潘其军 林豆 陈干 牧小卫 朱晓光 邵成 吴年强 孟国文 Shiping Zhang;Fangming Han;Qijun Pan;Dou Lin;Gan Chen;Xiaowei Mu;Xiaoguang Zhu;Cheng Shao;Nianqiang Wu;Guowen Meng

作者机构：Key Laboratory of Materials Physicsand Anhui Key Laboratory of Nanomaterials and NanotechnologyInstitute of Solid State PhysicsHefei Institutes of Physical ScienceChinese Academy of SciencesHefei 230031China Department of Materials Science and EngineeringUniversity of Science and Technology of ChinaHefei 230026China Department of Chemical EngineeringUniversity of Massachusetts AmherstAmherstMA 01003-9303United States 

基　　金：supported by the National Natural Science Foundation of China (91963202 and 52072372) the Key Research Program of Frontier Sciences (CAS, QYZDJ-SSW-SLH046) the CAS/SAFEA International Partnership Program for Creative Research Teams Hefei Institutes of Physical Science, Chinese Academy of Sciences Director’s Fund (YZJJZX202018) 

出 版 物：《Science China Materials》 (中国科学（材料科学（英文版）)

年 卷 期：2023年第66卷第9期

页      码：3493-3500页

摘      要：二氧化锡(SnO_(2))具有高的理论比容量,有望作为下一代锂离子电池负极材料.然而,Sn向SnO_(2)的不可逆转化以及充放电过程中巨大的体积变化限制了其实际的应用.本文基于三维互连多孔氧化铝模板,设计合成了一种由内腔同时填充NiO和SnO_(2)纳米颗粒的碳管基元相互连接组成的三维碳管网格膜,可以直接作为自支撑的高性能锂离子电池负极.该复合框架利用了NiO和SnO_(2)纳米颗粒的协同作用,不仅能够促进Sn向SnO_(2)的可逆转变,提高首次库伦效率,而且还可以缓释充放电过程中SnO_(2)剧烈的体积变化.此外,相互连接的三维碳管框架可以负载大量NiO和SnO_(2)纳米颗粒,缩短Li+的扩散距离,并作为快速的电子传输通道.因此,这种独特的结构赋予了该电极超高的储锂容量和倍率性能在1 A g^(-1)循环200次后,比容量达到928.5 mA h g^(-1),并且在4 A g^(-1)的高电流密度下仍然具有633.5 mA h g^(-1)的比容量.总之,这种独特的一体化结构在锂离子电池等储能领域具有广阔的应用前景.

主 题 词：充放电过程 锂离子电池 倍率性能 理论比容量 一体化结构 体积变化 三维互连 传输通道 

学科分类：0808[工学-自动化类] 07[理学] 070205[070205] 08[工学] 080501[080501] 0805[工学-能源动力学] 0702[理学-物理学类] 

核心收录：

D　O　I：10.1007/s40843-023-2526-8

馆 藏 号：203123329...