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        鋰離子電池負極材料調控合成和應用研究取得重要進展發布時間:2016/9/28?|?來源:中國博廣電氣科技有限公司

        近年來,隨著電子產品和電動汽車的快速發展,其對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極材料,其理論容量達到了商用石墨負極材料的2倍以上,具有很好的應用前景。但二氧化錫在嵌鋰/脫鋰的過程中伴隨著約250%的體積膨脹和收縮,使得二氧化錫納米材料在數個循環之后就粉化、脫落,從而造成電池容量的快速衰減,嚴重限制二氧化錫在鋰離子電池中的應用。

        為了解決容量衰減這個核心問題,西安交大材料學院微納中心博士生楊烈在導師寧曉輝副教授的指導下,對二氧化錫的形貌進行了設計和調控,采用了簡單易行的水熱反應方法,成功合成出了具有板栗殼狀結構的中空二氧化錫納米顆粒。并采用原位透射電鏡技術,對這種特殊結構的二氧化錫進行原位充放電實驗。研究發現,這種結構的納米顆粒在各個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程中的體積膨脹。此外,通過把板栗狀二氧化錫顆粒與碳復合,可有效提高其導電性能。電池電化學性能測試結果表明,這種板栗狀的二氧化錫/碳復合納米顆粒具有很高的充放電容量,并且表現出十分穩定的循環性能。此結果為改進鋰離子電池負極材料的結構設計提供了研究思路。

        該成果近日在線發表在材料科學領域知名期刊《Nano  Energy》上(影響因子11.553),西安交通大學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、卡內基梅隆大學R. Lakshmi  Narayan博士以及微納中心的博士生王悅存和代濤。該研究得到了國家自然科學基金(51401157)和陜西省基礎科學研究基金(2015JQ5164)的支持。 


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