SCMs|温度调控制备锡或二氧化锡@中空多孔碳纳米纤维电极用于个性化定制锂离子电池

锂离子电池广泛应用于电动汽车、混合动力汽车、便携式电子设备等储能系统，但由于电荷在活性材料中传输缓慢以及活性材料易粉碎等缺点，开发同时具有高容量以及快充性能的电极材料仍然是一个极大的挑战。

近日，南通大学张伟教授、葛明政教授、福州大学汤育欣教授和香港城市大学曹春艳博士等人在Science China Materials发表研究论文，针对上述问题，通过温度调控将SnO₂量子点或Sn纳米团簇均匀负载在中空多孔碳纳米纤维（HPCNFs）的内部（SnO₂@HPCNFs和Sn@HPCNFs），用于制备个性化定制锂离子电池。

本文要点：

1) 一方面，高度互联的碳纳米纤维形成三维网络，加快了电子传输，提高了电子导电性；另一方面，中空多孔结构缩短了锂离子传输路径，促进了锂离子的快速扩散，同时抑制了Sn和SnO₂的体积膨胀。

2) 由于具有较高的锂离子吸附性能以及快的离子扩散速率，低碳化温度下（450 °C）合成的SnO₂@HPCNFs复合电极在0.1 A g^-1的小电流密度下具有较高的放电比容量（899.3 mA h g^-1）。

3) 由于在大的电流密度下，Sn的大孔结构能够储存更多的锂离子，以及具有较高的电子电导率，因此高碳化温度下（850 °C）制备的Sn@HPCNFs复合电极展现出优异的快充性能，同时在5 A g^-1（~10 C）的高电流密度下具有238.8 mA h g^-1的放电容量。

本文通过调控碳化温度来研究SnO₂和Sn电极之间的电化学行为，为构建高性能储能器件提供了新的思路。

文章信息

Liang F., Dong H., Ji Z., et al. Temperature-dependent synthesis of SnO₂ or Sn embedded in hollow porous carbon nanofibers toward customized lithium-ion batteries. Sci. China Mater. (2023).

https://doi.org/10.1007/s40843-022-2301-y

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