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锂离子 电池负极材料调控合成和应用研究取得重要进展发布时间:2016-09-23 19:14:53 | 来源:浙江诚 高高压电气有限公司

近年来,随着电 子产品和电动汽车的快速发展,其对锂 离子电池的能量密度也提出了更高的要求。二氧化 锡作为一种高比容量的负极材料,其理论 容量达到了商用石墨负极材料的2倍以上,具有很好的应用前景。但二氧化锡在嵌锂/脱锂的 过程中伴随着约250%的体积膨胀和收缩,使得二 氧化锡纳米材料在数个循环之后就粉化、脱落,从而造 成电池容量的快速衰减,严重限 制二氧化锡在锂离子电池中的应用。

为了解 决容量衰减这个核心问题,西安交 大材料学院微纳中心博士生杨烈在导师宁晓辉副教授的指导下,对二氧 化锡的形貌进行了设计和调控,采用了 简单易行的水热反应方法,成功合 成出了具有板栗壳状结构的中空二氧化锡纳米颗粒。并采用 原位透射电镜技术,对这种 特殊结构的二氧化锡进行原位充放电实验。研究发现,这种结 构的纳米颗粒在各个方向都有充足的缓冲空间,可以大 幅度减小二氧化锡在嵌锂过程中的体积膨胀。此外,通过把 板栗状二氧化锡颗粒与碳复合,可有效 提高其导电性能。电池电 化学性能测试结果表明,这种板 栗状的二氧化锡/碳复合 纳米颗粒具有很高的充放电容量,并且表 现出十分稳定的循环性能。此结果 为改进锂离子电池负极材料的结构设计提供了研究思路。

该成果 近日在线发表在材料科学领域知名期刊《Nano  Energy》上(影响因子11.553),西安交 通大学是第一作者与第一通讯单位。参与该 工作的还有李巨教授、解德刚博士、卡内基梅隆大学R. Lakshmi  Narayan博士以 及微纳中心的博士生王悦存和代涛。该研究 得到了国家自然科学基金(51401157)和陕西 省基础科学研究基金(2015JQ5164)的支持。 


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