1. 首页
  2. 硅基材料

高体积容量中空SnO2@Si

引      言

随着便携式电子产品的迅猛发展,对锂离子电池(LIB)的体积能量密度和质量能量密度提出了更高的要求。在LIB的开发中,主要挑战之一是寻找取代商业化石墨负极的更高容量电极材料。硅基材料,由于理论比容量高(3572 mAh/g)是最有希望的候选者之一。然而,硅基LIB仍然存在许多问题,由于锂脱嵌反应,导致硅颗粒粉碎、电极不稳定和固体电解质界面(SEI)增厚等。

众所周知,空心结构硅可以有效地适应大体积膨胀,这在Li半电池中表现出优异的循环性能。尽管如此,大的空隙将严重降低负极的体积比容量。研究发现,SnO2材料具有较高的体积密度(6.5g/cm^3),并且它可以提供790 mAh/g的理论容量。然而,Sn纳米颗粒(SnO2在第一次放电过程中还原成Sn)容易聚集成大颗粒,造成循环期间脱落与电极失去接触

 成果简介

高体积容量中空SnO2@Si

图1. h-SnO2@Si样品电化学性能。(a)h-SnO2@Si-2在100mA/g下的首次和第二次冲放电曲线,(b)在不同循环次数下h-SnO2@Si-2的不同容量,(c)h-SnO2@Si-1和h-SnO2@Si-2的恒电流比容量;h-SnO2@Si-2的体积比容量在右侧坐标轴,(d) right coordinate axis.电极的SEM图像,(e)h-SnO2@Si-2的库伦效率,(f)h-SnO2@Si-2在不同倍率下的体积比容量。

鉴于此,清华大学邱新平教授课题组通过简单的化学气相沉积(CVD)方法提出了具有高体积容量的硅涂层中空SnO2纳米球(h-SnO2@Si)的新型结构。其中硅不仅作为高容量Li储存材料,而且作为防止纳米Sn颗粒通过Sn原子扩散阻挡而聚集的保护层

高体积容量中空SnO2@Si

图2. 中空SnO2@Si纳米球的u合成示意图  

得益于材料的中孔结构,有效地解决了体积膨胀和SEI膜增长问题。电化学测试表明:在300mA/g下,制备的h-SnO2@Si不仅表现出高的可逆体积比容量(1615mAh/cm^3),而且在循环500次后依然可以输出1030mAh/cm^3的容量,比商业化石墨负极高出两倍,循环性能优异。

 

本文由能源学人编辑nyxrytx发布整理,非特别说明为独家版权,转请注明出处:https://nyxr-home.com/11239.html

参考文献:

联系我们

15521390112

邮件:nyxrtg@163.com

工作时间:周一至周五,9:30-18:30,节假日休息

QR code