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        利用結(jié)構(gòu)控制與物理包覆提高SnO2電化學(xué)性能的研究進(jìn)展*

        2020-09-04 08:50:40李玲芳原志朋范長(zhǎng)嶺
        功能材料 2020年8期
        關(guān)鍵詞:負(fù)極鋰離子容量

        李玲芳,原志朋,胡 壯,范長(zhǎng)嶺

        (1.湖南文理學(xué)院 機(jī)械工程學(xué)院,湖南 常德,415000;2.湖南大學(xué),材料科學(xué)與工程學(xué)院,長(zhǎng)沙,410082)

        0 引 言

        由于化石燃料的快速消耗以及對(duì)電動(dòng)汽車、電子便攜設(shè)備和可再生能源需求的不斷增長(zhǎng),可充電電池作為電能儲(chǔ)存裝置備受關(guān)注。在多種可充電電池中,鋰離子電池(LIBs)因其高能量密度(≈100~265 Wh/kg)、高輸出電壓(≈3.6~3.8 V)和長(zhǎng)循環(huán)壽命(≈500~1 000次)而備受關(guān)注。2019年,諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)被授予約翰G·B.Goodenough、M.S.Whittingham和A.Yoshino,以表彰他們?cè)贚IBs的發(fā)明和發(fā)展方面所做的努力,進(jìn)一步證明了鋰離子電池的重要性。目前,鋰離子電池在電動(dòng)汽車與混合動(dòng)力汽車上的應(yīng)用是研究者們關(guān)注的重點(diǎn),要實(shí)現(xiàn)鋰離子電池在電動(dòng)汽車上的應(yīng)用,則需提高鋰離子電池的能量密度,研發(fā)比容量超過(guò)目前商用電極材料2~3倍的新型電極材料。

        負(fù)極材料作為鋰離子電池的重要組成部分,一直是研究的重點(diǎn)。金屬氧化物作為負(fù)極材料的具有很高的理論容量,如鈦基氧化物(TiO2和Li4Ti5O12)、錳基氧化物(MnO、Mn3O4、Mn2O3和MnO2),鐵基氧化物(Fe3O4和Fe2O3)、Co3O4、NiO和SnO2等。二氧化錫(SnO2)以其高的理論比容量(1494 mAh/g)、安全的工作電壓(0.3-0.5V vs Li/Li+)、天然的豐度、低成本和環(huán)境友好性而被認(rèn)為是最重要的下一代鋰離子電池負(fù)極材料料之一。對(duì)于SnO2電極,電化學(xué)過(guò)程包括以下兩個(gè)反應(yīng)(分別為轉(zhuǎn)化反應(yīng)與合金化反應(yīng))[1]:SnO2+4Li++4e-?Sn+2Li2O,Sn+xLi++xe-?LixSn(0≤x≤4.4)。即在放電過(guò)程中,鋰首先與氧結(jié)合形成無(wú)定形的Li2O,同時(shí)金屬錫被還原出來(lái),分散在無(wú)定型的網(wǎng)格中,無(wú)定型的網(wǎng)格起到了緩沖介質(zhì)的作用,因此改善了材料的循環(huán)性能;隨后鋰與錫發(fā)生合金化反應(yīng)形成LixSn。在放電過(guò)程中,第二個(gè)反應(yīng)是完全可逆的,但第一步的可逆性尚有爭(zhēng)議[2]。有研究表明[3-5],對(duì)于微米級(jí)SnO2材料,第一反應(yīng)被認(rèn)為是不可逆的,因此理論容量約為780 mAh/g。而納米級(jí)SnO2的第一反應(yīng)可逆/部分可逆,理論容量最高可達(dá)1 494 mAh/g。

        目前已有一些綜述性文獻(xiàn)從不同角度討論了SnO2作為鋰離子電池負(fù)極材料的研究進(jìn)展。馬昊[6]等在綜述錫基負(fù)極材料的論文中談及了錫基氧化物的特殊結(jié)構(gòu)制備手段,Chen[]等詳細(xì)討論了各種納米結(jié)構(gòu)的SnO2,并簡(jiǎn)要介紹了SnO2石墨烯復(fù)合材料;Wu等[]在關(guān)于石墨烯/金屬氧化物復(fù)合電極的材料的綜述中列舉了2009—2011年報(bào)道的SnO2/石墨烯納米復(fù)合材料作為鋰離子電池負(fù)極材料的典型實(shí)例;Deng[9]則綜述了SnO2/石墨烯納米復(fù)合材料的合成方法與結(jié)構(gòu)優(yōu)化問(wèn)題。但這些綜述文獻(xiàn)中都只強(qiáng)調(diào)了SnO2與石墨烯的協(xié)同效應(yīng),沒有對(duì)SnO2近年來(lái)的發(fā)展進(jìn)行全面論述。

        本文首先分析了SnO2負(fù)極材料在儲(chǔ)鋰過(guò)程中的電化學(xué)性能特點(diǎn),然后結(jié)合本實(shí)驗(yàn)室的工作,綜述了目前通過(guò)微觀結(jié)構(gòu)控制與構(gòu)建物理包覆層來(lái)緩解其儲(chǔ)鋰過(guò)程中膨脹、粉化與團(tuán)聚問(wèn)題的國(guó)內(nèi)外研究工作。雖然本文只關(guān)注SnO2基復(fù)合材料,但其概念和策略對(duì)其他金屬氧化物復(fù)合材料有借鑒意義。

        1 SnO2的儲(chǔ)鋰特點(diǎn)

        1997年,日本富士公司首先發(fā)現(xiàn)SnO2作為鋰離子電池負(fù)極材料具有很高的質(zhì)量比容量和體積比容量。從圖1可知,目前SnO2基復(fù)合材料的容量集中在500~1 000 mAh/g之間,只有極少工作能夠達(dá)到SnO2理論容量;循環(huán)周期約為100~500周,也低于商用鋰電的壽命要求,因此,SnO2負(fù)極材料要走上實(shí)用之路還需要研究者們進(jìn)一步努力。SnO2作為鋰離子電池負(fù)極材料主要存在以下問(wèn)題[34]:(1)在Li+嵌入/脫嵌過(guò)程中,SnO2的體積變化很大(≈300%),巨大的體積膨脹造成其顆粒破裂和固態(tài)電解質(zhì)膜不斷生成,最終導(dǎo)致活性物質(zhì)與集流體失去電接觸,從而失去活性造成容量的快速衰減[35-36];(2)SnO2的本征導(dǎo)電性很差,室溫下的電阻率為10-2~10-3Ωcm,導(dǎo)致電子傳遞速率低,反應(yīng)動(dòng)力學(xué)緩慢[37-38];(3)由于Sn+Li2O→SnO2反應(yīng)的高能壘,使得SnO2+4Li++4e-→Sn+2Li2O轉(zhuǎn)化反應(yīng)的可逆性差,由于這個(gè)反應(yīng)導(dǎo)致Li+的不可逆消耗,因而SnO2的初始庫(kù)侖效率低(≈50%),并且循環(huán)過(guò)程中容量會(huì)逐漸降低[39-41];(4)在循環(huán)過(guò)程中,由于再結(jié)晶和表面能最小化,Sn顆粒逐漸變成更大的顆粒或團(tuán)簇,這些較大的顆粒/團(tuán)簇活性較低,甚至部分Sn徹底失活,導(dǎo)致合金化反應(yīng)的可逆性降低[42-43]。

        2 SnO2的結(jié)構(gòu)控制

        針對(duì)以上這些電化學(xué)性能缺陷,研究者們做出了很多努力。其中,構(gòu)建SnO2納米顆粒是較常用的方法,納米結(jié)構(gòu)的主要優(yōu)點(diǎn)是具有更高的比表面積,可以增加鋰離子進(jìn)入電極材料的途徑,縮短鋰離子的傳輸路徑,提高快速充放電的能力,緩沖充放電過(guò)程引起的體積的變化。最近研究表明納米顆粒的Sn+Li2O→SnO2轉(zhuǎn)化反應(yīng)可以完全或部分可逆,這可能是由于鋰離子和電子轉(zhuǎn)移距離較短而導(dǎo)致Sn/Li2O界面間的擴(kuò)散動(dòng)力增加[44-45]。Hu等認(rèn)為如果Sn納米粒子的直徑<11 nm,則轉(zhuǎn)化反應(yīng)是完全可逆的[45]。

        構(gòu)建中空、多孔或?qū)蛹?jí)結(jié)構(gòu)也是研究者們的重要關(guān)注點(diǎn)[46-49]。這些結(jié)構(gòu)的比表面積一般較高,孔洞的邊界可以阻止循環(huán)過(guò)程中Sn粒子單元的團(tuán)簇,改善循環(huán)性能。此外,豐富的孔洞可以使電解質(zhì)更好滲透,增強(qiáng)Li+的傳輸,并緩沖鋰嵌入與脫嵌導(dǎo)致的SnO2體積膨脹效應(yīng)。圖2為3種不同微觀結(jié)構(gòu)的SnO2顆粒:(a)為多孔雙殼空心球,這種結(jié)構(gòu)不僅可以促進(jìn)液體電解質(zhì)快速擴(kuò)散到雙層球體中,而且可以緩沖鋰離子插入/脫出過(guò)程中的大體積變化,100次循環(huán)后容量保持為911 mAh/g[50];(b)為三維鋸齒狀碳涂層多孔SnO2準(zhǔn)納米立方體,獨(dú)特的結(jié)構(gòu)提供了SnO2更好的電化學(xué)動(dòng)力學(xué)和優(yōu)異的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性[51];(c)為一種碗狀SnO2@C空心粒子,在保留空心結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)的同時(shí),減少了過(guò)多的空心內(nèi)部空間,表現(xiàn)出高容量、穩(wěn)定的循環(huán)性能和優(yōu)異的倍率性能[52]。

        圖2 3種不同微觀結(jié)構(gòu)的SnO2粒子及其形成原理Fig 2 Three kinds of SnO2 particles with different microstructures and their formation

        3 構(gòu)建物理包覆層

        雖然納米結(jié)構(gòu)可以有效提高反應(yīng)可逆性,改善能量密度,但是納米顆粒的高表面能卻會(huì)促進(jìn)電池循環(huán)過(guò)程中的電極材料聚集與Sn顆粒增大,而且SnO2顆粒與電解液直接接觸會(huì)帶來(lái)許多副反應(yīng)。因此,許多研究者提出可通過(guò)在納米SnO2表面構(gòu)建穩(wěn)定的物理包覆層來(lái)改善上述缺陷,包覆層覆蓋在SnO2表面,隔絕SnO2與電解液的直接接觸,減少SEI膜的形成,提高庫(kù)倫效率。而當(dāng)包覆材料具有高導(dǎo)電性時(shí),還能提高SnO2的倍率性能。碳材料是研究者最主要的選擇,由于具有優(yōu)異的化學(xué)穩(wěn)定性、力學(xué)性能和高電導(dǎo)率,無(wú)定形碳、碳納米管(CNTs)和還原氧化石墨烯(Gr)被廣泛地用于與SnO2納米材料形成復(fù)合材料以提高其電化學(xué)性能。除此之外,也有研究者探討了導(dǎo)電聚合物和金屬(或金屬氧化物)涂覆SnO2顆粒表面對(duì)于電化學(xué)性能的改性效果。這些研究均證明了構(gòu)建物理包覆層是一種簡(jiǎn)單有效的提高SnO2循環(huán)壽命的方法。

        3.1 與碳材料復(fù)合

        本課題組研究了將SnO2與纖維素?zé)峤庥蔡紡?fù)合(圖3a),再用PVDF熱解碳包覆后形成的復(fù)合物(圖3b),以及SnO2與葡萄糖熱解碳的復(fù)合物(圖3c)。纖維素?zé)峤膺^(guò)程中不會(huì)形成膠體,直接形成硬碳顆粒,在沒有PVDF熱解碳包覆時(shí),部分SnO2顆粒形成了四方單晶顆粒;加入PVDF包覆層后,SnO2為嵌在硬碳表面的類球狀納米顆粒(形成示意圖見圖3d)。葡萄糖熱解過(guò)程中會(huì)完全膠化,從而將SnO2顆粒包裹在無(wú)定形碳內(nèi)部,制備過(guò)程更加簡(jiǎn)單。圖3e為加入不同PVDF包覆量的SnO2/硬碳復(fù)合物的循環(huán)性能,最高循環(huán)保持率為87.1%。

        圖3 SnO2與無(wú)定形碳的復(fù)合物(a,b,c),形成機(jī)理(d)與循環(huán)性能(e)Fig 3 The composite of SnO2 and amorphous carbon (a,b,c),it’s formation mechanism (d) and electrochemical performance (e)

        目前,葡萄糖[53]或蔗糖[54]、有機(jī)金屬框架[55]、乙二醇(EG)[56]、聚苯乙烯(PS)球[35]、多巴胺(DA)[57]、和生物材料[58-59]等各種有機(jī)化合物經(jīng)碳化處理得到的,已被廣泛用于形成SnO2/C復(fù)合材料。Wang[]等利用有機(jī)金屬框架HKUST-1作模板,引入錫源后炭化,再用濃硝酸處理,在三維多孔碳骨架中制備單分散的SnO2顆粒,該復(fù)合材料在50次循環(huán)后表現(xiàn)出900 mAh/g的高可逆容量(100 mA/g),即使在200次循環(huán)后仍保持880 mAh/g的穩(wěn)定容量(100 mA/g)。Hu等[61]在三維多孔碳化濾紙上沉積SnO2納米晶,在500 mA/g電流密度下可逆容量為526 mAh/g。

        但不可否定的是,制備SnO2與無(wú)定形碳復(fù)合物通常需要采用傳統(tǒng)煅燒的方法,難以控制顆粒尺寸,使得轉(zhuǎn)化反應(yīng)的可逆性較低,而且有機(jī)化合物熱解形成的無(wú)定形碳的導(dǎo)電性和柔韌性相對(duì)較低。因此SnO2與CNTs或Gr的復(fù)合也是近年來(lái)的研究重點(diǎn)。

        一維空心碳納米管具有較高的機(jī)械強(qiáng)度和柔韌性、良好的導(dǎo)電性和電解質(zhì)傳輸性能、較大的比表面積和易于與Li+相互作用的結(jié)構(gòu),非常適合用作原位錨定SnO2納米顆粒的模板并改善SnO2納米顆粒的電化學(xué)性能[65-66]。圖4為不同文獻(xiàn)中SnO2/CNTs復(fù)合物的形貌[15][65-66],可以看出形貌基本類似,均為許多SnO2顆粒固定在復(fù)合材料的原始碳納米管的側(cè)壁上,SnO2的尺寸僅為幾納米。這些研究均證明:CNTs模板促進(jìn)了SnO2納米顆粒的均勻分散,抑制了電池循環(huán)過(guò)程中的的顆粒團(tuán)聚;交叉堆疊的超定向碳納米管薄膜提供了堅(jiān)固的分層結(jié)構(gòu),緩沖了體積膨脹效應(yīng),并促進(jìn)了電子傳輸;CNTs基納米復(fù)合材料的多孔結(jié)構(gòu)還有利于電解質(zhì)滲透到材料中,從而提供更短的Li+轉(zhuǎn)移路徑[14][67]。

        圖4 SnO2/CNTs復(fù)合物的形貌Fig 4 .orphology of the SnO2/CNTs composite

        為了探索SnO2與CNTs之間產(chǎn)生的不同化學(xué)鍵對(duì)電化學(xué)性能的影響,Cheng[15]采用水熱法制備了SnO2@CNTs復(fù)合材料:將多壁碳納米管與SnCl2·2H2O水熱處理后得到SnO2@CNTs復(fù)合材料(標(biāo)記為SC),然后將所制備的SnO2@CNTs復(fù)合材料在Ar中于管式爐中500 ℃退火2 h(標(biāo)記為SC-H),兩種復(fù)合物的合成與成鍵過(guò)程示意圖如圖5a所示。圖5d、e為SC-H的HETEM照片,顯示出比SC更高的結(jié)晶度,圖5b、c、f、g中可看出SC-H的電化學(xué)性能優(yōu)于SC,兩者的化學(xué)鍵組成如圖5h所示。因此研究者認(rèn)為含Sn-O-C鍵較多的SnO2@CNTs的轉(zhuǎn)化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)較差,導(dǎo)致可逆容量較低。相反,含較多Sn-C鍵的SnO2@CNTs在充電過(guò)程中可以將Sn和Li2O轉(zhuǎn)化為SnO2,表現(xiàn)出可逆穩(wěn)定的轉(zhuǎn)化反應(yīng),同時(shí)Sn-C鍵可以為SnO2材料提供超快的電子轉(zhuǎn)移路徑。該途徑可以大大提高SnO2@CNTs復(fù)合材料的轉(zhuǎn)化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)。

        圖5 調(diào)整SnO2@CNTs復(fù)合材料的化學(xué)鍵以增強(qiáng)電化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力的圖示Fig 5 Adjust the chemical bond of SnO2@CNTs composites to enhance the dynamics of electrochemical reaction

        除無(wú)定形碳與CNTs之外,還原性氧化石墨烯(Gr)由于具有比表面積大、機(jī)械柔韌性強(qiáng)、化學(xué)穩(wěn)定性好、導(dǎo)電性好等優(yōu)點(diǎn),被認(rèn)為是與SnO2納米顆粒形成均質(zhì)復(fù)合材料的理想包覆劑[68-69]。而且作為負(fù)極材料,它還具有744 mAh/g的高理論容量[70]。此外,石墨烯表面的羧基和羥基等官能團(tuán)可以作為客體材料的成核中心,用于各種原位和自組裝合成。因此制備SnO2/Gr納米復(fù)合材料的一般方法是利用Sn2+/Sn4+離子與氧化石墨烯(GO)表面含氧基團(tuán)(-OH、-C-O-C-和-COOH)之間的相互作用,在GO表面原位生成SnO2納米顆粒[71],原理圖見圖6a[4]。與CNTs不同的是,石墨烯的化學(xué)官能化還可能產(chǎn)生局部的高活性區(qū)域,可以在此區(qū)域通過(guò)用雜原子(例如N、P等)摻雜GO來(lái)增強(qiáng)負(fù)載能力和結(jié)合力,從而為SnO2納米晶的成核引入額外的活性中心[23][72-73]。

        制備SnO2/Gr納米復(fù)合材料的目的是最大限度地利用組合優(yōu)勢(shì)來(lái)提高電化學(xué)性能,減少甚至解決石墨烯或SnO2單獨(dú)作為活性材料的電極問(wèn)題。在SnO2/Gr納米復(fù)合材料中,由于尺寸效應(yīng)和界面相互作用,復(fù)合材料將具有明顯的協(xié)同效應(yīng)。一方面,SnO2錨定或分散在Gr上,降低或抑制了Gr的團(tuán)聚和再堆積,增加了納米復(fù)合材料的活性中心;另一方面,Gr作為SnO2的載體,可以誘導(dǎo)超細(xì)SnO2在石墨烯表面成核與生長(zhǎng),形成分散均勻、形貌可控的超細(xì)納米結(jié)構(gòu),復(fù)合材料的典型結(jié)構(gòu)見圖6b[43]。此外,SnO2/Gr三維多層結(jié)構(gòu)將形成有效的電子導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò),縮短鋰離子的遷移路徑,提高材料的倍率性能,如圖6c所示,復(fù)合材料在2A/g的大倍率下依然可以放出≈200 mAh/g的比容量,且可逆性良好[88]。

        圖6 SnO2/Gr復(fù)合材料的形成機(jī)理(a),典型微觀形貌(b)與電化學(xué)性能(c)Fig 6 Formation Mechanism(a) ,typical morphology (b) and electrochemical performance (c) of SnO2/Gr composites

        由于目前已有一些關(guān)于SnO2/Gr復(fù)合材料的綜述論文[9][74-75],因此而本文不再詳述。

        3.2 其他包覆材料

        研究者發(fā)現(xiàn),與碳質(zhì)材料相比,導(dǎo)電聚合物—如聚吡咯(PPy)[76-77]、聚多巴胺(PDA)[78-79]、聚苯胺(PANI)[25][27]、聚3,4-乙烯二氧噻吩/聚苯乙烯磺酸鹽(PEDOT/PSS)[48]、聚丙烯酰胺(PAAM)[26]等等—能在SnO2納米顆粒表面形成更致密、更柔韌的涂層,增強(qiáng)了對(duì)Sn納米顆粒團(tuán)聚的抑制作用。

        Yuan[76]采用液相沉積法與原位化學(xué)聚合制備了粒徑610~730 nm的SnO2/PPy空心球,在100 mA/g電流密度下循環(huán)600次后,復(fù)合材料容量為899 mAh/g。優(yōu)異的電化學(xué)性能歸功于PPy包覆層與SnO2空心球之間的協(xié)同效應(yīng),保證了良好的電子導(dǎo)電性、快速的鋰離子擴(kuò)散以及足夠的空隙空間來(lái)緩沖體積膨脹。Li[48]合成了具有核殼結(jié)構(gòu)的SnO2@C/PEDOT/PSS微球,非晶態(tài)碳包裹的超細(xì)SnO2納米粒子聚集成規(guī)則的微球,再被PEDOT/PSS層包裹,形成了具有雙重保護(hù)層的核殼結(jié)構(gòu),這種分層結(jié)構(gòu)提供了充足的離子/電子傳輸通道,抑制了電解液的不良反應(yīng),提高了導(dǎo)電性,緩沖了整個(gè)電極的內(nèi)部應(yīng)力,從而實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定的循環(huán)性能。其初始可逆容量為1 170 mAh/g,在0.1 C下保持了441 mAh/g的高容量,并在2 C的高倍率下進(jìn)行了1 200次穩(wěn)定循環(huán)。

        除碳質(zhì)材料和導(dǎo)電聚合物外,在SnO2顆粒上均勻涂覆一層無(wú)機(jī)材料(如金屬或金屬化合物)也能有效地減緩SnO2的體積變化,如TiO2[80],F(xiàn)e2O3[81-82],NiCo2O4[83],HfO2[84],MoO3[85],Si[86],Cu[87]等。其中TiO2是最常用的無(wú)機(jī)包覆材料,在SnO2@TiO2核殼結(jié)構(gòu)中,TiO2殼層起到了物理屏障的作用,緩沖了SnO2納米顆粒內(nèi)部的體積變化,防止了其粉化,同時(shí)通過(guò)保持電極的結(jié)構(gòu)完整性,提高了循環(huán)穩(wěn)定性。Zhou[]等通過(guò)微波輔助鹽酸刻蝕反應(yīng)和隨后的煅燒制備了分級(jí)空心的SnO2@TiO2納米膠囊,納米膠囊在780 mA/g下循環(huán)200次后容量穩(wěn)定在770 mAh/g。

        4 結(jié) 語(yǔ)

        SnO2具有較高的理論容量,工作電位安全,對(duì)環(huán)境友好,是最有希望替代商用石墨的負(fù)極材料。然而其缺點(diǎn)也是顯而易見的,在電化學(xué)儲(chǔ)能過(guò)程中,其轉(zhuǎn)化反應(yīng)的可逆性遠(yuǎn)低于合金化反應(yīng),因而不能完全獲得其理論容量。此外,較大的體積膨脹引起活性物質(zhì)的粉化和剝離,本征電導(dǎo)率差,以及充放電過(guò)程中Sn顆粒的長(zhǎng)大與團(tuán)簇,都是SnO2實(shí)用化過(guò)程中的阻礙。本文從微觀結(jié)構(gòu)控制與構(gòu)建物理包覆層兩方面入手,結(jié)合本課題組的工作,綜述了近年來(lái)國(guó)內(nèi)外研究者對(duì)于提高SnO2負(fù)極材料的儲(chǔ)鋰性能所作出的努力。研究者通過(guò)各種制備手段形成層狀/多孔/空心結(jié)構(gòu),利用其中的大量孔洞緩沖SnO2電極的體積變化,促進(jìn)電解質(zhì)滲透。但結(jié)構(gòu)修飾不能顯著提高SnO2的電導(dǎo)率,因此需要在這些結(jié)構(gòu)的空隙邊界上建立致密的導(dǎo)電層。炭質(zhì)材料和導(dǎo)電聚合物所構(gòu)建的導(dǎo)電物理層不僅可以有效地抑制SnO2的粉化與團(tuán)聚,還可以增強(qiáng)電極的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和電子導(dǎo)電性,因此這被認(rèn)為是最有效的改善SnO2電化學(xué)性能的措施。兩種策略協(xié)同使用,可以使得SnO2既具有良好的循環(huán)穩(wěn)定性,又具有較高的體積比能量密度。

        然而,要實(shí)現(xiàn)SnO2及其復(fù)合材料的商業(yè)化,還有很多問(wèn)題需要解決。SnO2負(fù)極材料由于形成固體電解質(zhì)界面(SEI)層,在初始循環(huán)中存在較大的不可逆容量損失,這對(duì)鋰離子電池的循環(huán)性能、庫(kù)侖效率和安全性有著重要影響。此外,目前鮮有以SnO2納米復(fù)合材料為負(fù)極制備全電池的研究,而這是其商業(yè)化進(jìn)程中必不可少的一步,因此研究者需要進(jìn)一步優(yōu)化SnO2基全電池的各種制備參數(shù),研究全鋰離子電池中SnO2陽(yáng)極的性能增強(qiáng)策略和失效機(jī)理。

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