中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：近年來(lái)，隨著電子產(chǎn)品和電動(dòng)汽車的快速發(fā)展，其對(duì)鋰離子電池的能量密度也提出了更高的要求。二氧化錫作為一種高比容量的負(fù)極材料，其理論容量達(dá)到了商用石墨負(fù)極材料的2倍以上，具有很好的應(yīng)用前景。但二氧化錫在嵌鋰/脫鋰的過(guò)程中伴隨著約250%的體積膨脹和收縮，使得二氧化錫納米材料在數(shù)個(gè)循環(huán)之后就粉化、脫落，從而造成電池容量的快速衰減，嚴(yán)重限制二氧化錫在鋰離子電池中的應(yīng)用。
為了解決容量衰減這個(gè)核心問(wèn)題，西安交大材料學(xué)院微納中心博士生楊烈在導(dǎo)師寧曉輝副教授的指導(dǎo)下，對(duì)二氧化錫的形貌進(jìn)行了設(shè)計(jì)和調(diào)控，采用了簡(jiǎn)單易行的水熱反應(yīng)方法，成功合成出了具有板栗殼狀結(jié)構(gòu)的中空二氧化錫納米顆粒。并采用原位透射電鏡技術(shù)，對(duì)這種特殊結(jié)構(gòu)的二氧化錫進(jìn)行原位充放電實(shí)驗(yàn)。研究發(fā)現(xiàn)，這種結(jié)構(gòu)的納米顆粒在各個(gè)方向都有充足的緩沖空間，可以大幅度減小二氧化錫在嵌鋰過(guò)程中的體積膨脹。此外，通過(guò)把板栗狀二氧化錫顆粒與碳復(fù)合，可有效提高其導(dǎo)電性能。電池電化學(xué)性能測(cè)試結(jié)果表明，這種板栗狀的二氧化錫/碳復(fù)合納米顆粒具有很高的充放電容量，并且表現(xiàn)出十分穩(wěn)定的循環(huán)性能。此結(jié)果為改進(jìn)鋰離子電池負(fù)極材料的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供了研究思路。
該成果近日在線發(fā)表在材料科學(xué)領(lǐng)域知名期刊《Nano Energy》上(影響因子11.553)，西安交通大學(xué)是第一作者與第一通訊單位。參與該工作的還有李巨教授、解德剛博士、卡內(nèi)基梅隆大學(xué)R. Lakshmi Narayan博士以及微納中心的博士生王悅存和代濤。該研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金(51401157)和陜西省基礎(chǔ)科學(xué)研究基金(2015JQ5164)的支持。
原標(biāo)題:西安交大研究人員在鋰離子電池負(fù)極材料的調(diào)控合成和應(yīng)用研究方面取得重要進(jìn)展
