超细二氧化锡/碳纳米纤维作为锂电负极材料的研究

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• 英文论文题名：Ultrasmall SnO_2@C@SnO_2 hybrid nanofibers:fabrication and lithium ion battery performances
• 论文作者：黄志强 ; 高海燕 ; 赵永男
• 英文论文作者：Zhiqiang Huang ; Haiyan Gao ; Yongnan Zhao ; Institute of Nanostructured Materials & Tianjin Key Laboratory of Fiber Modification and Functional Fiber ; School of Materials Science and Engineering ; Tianjin Polytechnic University
• 年：2016
• 作者机构：天津工业大学材料学院天津市改性与功能纤维重点实验室;
• 论文关键词：二氧化锡 ; 复合纳米纤维 ; 负极材料 ; 锂离子电池
• 会议召开时间：2016-07-01
• 会议录名称：中国化学会第30届学术年会摘要集-第三十分会：化学电源
• 语种：中文
• 分类号：TM912;TB332
• 学会代码：ZGHY
• 会议名称：中国化学会第30届学术年会-第三十分会 ; 化学电源
• 会议地点：中国辽宁大连
• 主办单位：中国化学会
• 学会名称：中国化学会
• 页数：1
• 文件大小：269k
• 原文格式：D
• 会议级别：全国

摘要

二氧化锡(SnO_2)的理论放电容量为780 mAhg~(-1),是一种极具潜力的锂离子电池负极材料~([1])。但其首次不可逆容量较大,且充放电过程中较大的体积膨胀导致容量衰减、循环稳定性差,限制了其商业化应用~([2])。本文以静电纺丝法制得的SnO_2@C纳米纤维为基底,采用溶剂热法在纤维上二次负载超细二氧化锡颗粒,得到超细SnO_2@C@SnO_2纳米复合纤维。该材料结合了碳材料循环稳定好和SnO_2容量高的优点,使SnO_2的电化学性能得到了改善。测试结果显示,溶剂热处理后,纳米纤维表面均匀覆盖了2.5 nm的二氧化锡超细颗粒。超细SnO_2@C@SnO_2纳米复合纤维在50mA·g~(-1)电流密度下,首次放电比容量达1397.7mAh·g~(-1),首次库伦效率为71.3%,100次充放电循环后,比容量仍保持在732.7mAh·g~(-1),在1Ag~(-1)大电流充放电下,初始容量为392.4mAh·g~(-1)初始容量首次库伦效率达到83.4%,100次循环后容量保持在199.2mAh·g~(-1)。
Ultrafine SnO_2@C@SnO_2 hybrid nanofibers are fabricated by electrospinning and solvothermal methods.Both SEM images and HRTEM images show that SnO_2 nanoparticles(2.5 nm) are homogeneously anchored onto the surface of carbon nanofibers.Coupling the excellent cycling stability of 1D carbon nanofibers and the high capacity of SnO_2,the ultrasmall SnO_2@C@SnO_2 nanofibers exhibited a high initial capacity of 1397.7 mAh·g~(-1) with an initial coulomb efficiency of 71.3%at 50 mA·g~(-1).A high capacity of 732.7 mAh·g~(-1) sustained after 100 cycles.At an increased current density of 1 A·g~(-1),this composite anode exhibited a high initial coulomb efficiency of 83.4%and initial capacity of 392.4 mAh·g~(-1) with capacity retention at 199.2 mAh·g~(-1) after 100 cycles.

引文

[1]Zhang,Z.;Wang,L.;Xiao,J.;Xiao,F.;Wang,S.ACS Appl.Mater.Interfaces.2015,7:17963.
    [2]Deng,Y.;Fang,C.;Chen,G.J.Power Sources.2016,304:81.