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Mo掺杂SnO2纳米结构和衍生的Mo掺杂Sn/C纳米纤维用于高性能锂离子电池

 
发布日期:2018-09-25
 

锂离子电池(LIB)是当前主要储能装置的产品之一, 除了广泛用于消费类电子产品和电动汽车,也有望为军用电子和民用设备提供服务。锡基材料具有低成本和高能量密度等特点,作为高容量和长循环寿命的锂离子电池负极材料受到越来越多的关注。然而,其在锂离子嵌入/脱出过程中发生较大的结构变化,导致电池的整体性能衰减。

近日,厦门大学郭航教授课题组设计了一种简便的水热法来制备超细纳米结构的Mo掺杂SnO2。作为LIB负极材料,合成的化合物表现出优异的循环性能和倍率性能。PVAc为分散剂,通过静电纺丝和碳化过程Mo掺杂的SnO2粉末分散在碳纳米纤维构建了自支撑电极材料(SMCNFs)。Mo掺杂的SnONP均匀分散在碳纳米纤维中,在其周围形成空隙,有助于缓冲充电/放电过程中的体积膨胀。自支撑纳米纤维直接用作LIBs负极而不添加聚合物粘合剂、导电剂以及集流体,其表现出优异的长周期循环性能。相关研究成果发表于Nanoscale, doi:10.1039/c8nr01195h。


图1 Mo掺杂SnO2 NP和SMCNF合成过程示意图。


图2 (a) Mo掺杂的SnO2 和SnO2 纳米颗粒的XRD图; (b) Mo掺杂SnO2的Mo3d的高分辨率XPS光谱; Mo掺杂的SnO2的(c) HR-TEM图像和(d) TEM图像;(e-f) 分别为Sn、O和Mo的元素分布图。


图3 (a) Mo掺杂SnO2的电极前三次循环CV图,电压为0.005至3.0V,扫描速率为0.5mV s-1; (b) Mo掺杂SnO2电极的第1、100、200、300、400和500充电/放电曲线 ; (c) SnO2和Mo掺杂的SnO2电极的长周期循环性能; (d) Mo掺杂SnO2电极倍率性能; (e) SnO2 和Mo掺杂的SnO2 电极阻抗图。


图4 (a) SMCNFs负极的XRD图谱; (b-c) SMCNF的SEM图像和截面SEM图像; (d-e) SMCNF中相应的C、Sn、Mo和O元素EDS图; (f) CNF和SMCNF样品的拉曼光谱。


图5 (a) SMCNF电极的前5个循环的循环伏安图; (b) 电流密度为0.5 A g-1时SMCNF电极的比容量;SMCNF、SCNF和CNF(c) 0.5 A g-1的循环性能和(d) 倍率性能测试; 在(e)1个循环后和(f) 130个循环后的SMCNF电极的SEM图像。

 
 
 

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