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揚州大學Huan Pang課題組--構筑三元Sn/SnO?/氮摻雜碳超結構用于先進鋰離子電池負極

原始錫（Sn）和二氧化錫（SnO₂）因其豐富的資源和卓越的理論能力而引起了廣泛的興趣。然而，Sn 基材料對循環的明顯體積膨脹效應和不良的導電性導致了不理想的比容量。在這項工作中，設計了一種靜電噴霧-碳化策略來制備三元Sn/SnO₂/NC超結構，其中Sn納米顆粒和SnO₂納米顆粒均勻分布在氮摻雜碳框架中。研究結果表明，與Sn/NC和SnO₂/NC相比，Sn/SnO₂/NC負極的放電比容量，循環穩定性和倍率性能有明顯提升。Sn/SnO₂/NC負極在200 mA·g⁻¹的電流密度下具有1356.0/998.0 mAh·g⁻¹的高首圈放電/充電比容量，在2 A·g⁻¹的電流密度下經過1000次循環后仍保持644.1 mAh·g⁻¹的高比容量。此外，電化學測試及原位XRD表征揭示了LixSn合金相的解離和儲鋰機理。這項工作為開發存在導電性差和較大體積膨脹問題的鋰離子電池負極材料提供了見解。

Fig 1. （a）制備S2微球的示意圖；(b)純SnO₂的SEM圖像；S2的SEM (c)、TEM (d,e)、HRTEM (f,g)、SEAD (h)、STEM和相應的EDX元素映射圖像(i)。

Fig 2. （a）S1、S2和S3的XRD譜圖；（b）純SnO₂、S1、S2和S3的拉曼光譜；（c）S2的XPS全譜圖、（d）Sn3d、（e）N1s、（f）O1s譜圖。

Fig 3. （a）S1、（b）S2、（c）S3在0.2 mV s⁻¹掃速下的CV曲線；（d）S2的GCD曲線；S1、S2和S3的（e）循環穩定性和（f）倍率性能。（g）不同電流密度下S2的GCD曲線。（h）S2在2A·g⁻¹的電流密度下的循環穩定性。

Fig 4. （a）S2在0.4−1.0 mV s⁻¹掃速下的CV曲線；（b）掃描速率與S2峰值電流的關系圖；（c）S2在1.0 mV s⁻¹掃速時的贗電容貢獻率；（d）S1、（e）S2和（f）S3的擴散和贗電容貢獻率；（g,h）S2負極的GCD曲線和相應的原位XRD譜圖；（i）S2負極的Contour圖。

相關研究工作由揚州大學Huan Pang課題組于2024年在線發表在《Nano Research》期刊上，Construction of ternary Sn/SnO₂/nitrogen-doped carbon superstructures as anodes for advanced lithium-ion batteries，原文鏈接：https://doi.org/10.1007/s12274-024-6931-8

轉自《石墨烯研究》公眾號



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