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SnS2/C/CNT复合材料,作为锂离子电池的高容量和高稳定性负极材料
出处:材料分析与应用  录入日期:2023-11-01  点击数:1396

  1成果简介
  SnS2被认为是石墨阳极的理想替代材料,因其理论容量高、成本低而备受科研人员的关注。然而,SnS2 的低导电性和循环过程中严重的体积膨胀限制了其应用。本文,燕山大学Di Jin、Hailong Qiu等研究人员《Energy Technology》期刊发表名为“Metal–Organic Framework-Derived SnS2/C/CNT as Anode Material for Lithium-Ion Batteries with High Capacity and Stability”的论文,研究以Sn金属有机框架(MOF)为前驱体,通过高温硫化和溶剂热处理得到 SnS2/C/CNT 材料,同时保留了 MOF 的碳骨架。
  碳纳米管(CNT)均匀地分布在由 MOF 衍生的 C 框架上,形成碳网络,从而提高了SnS2的导电性并抑制了其体积膨胀。因此,改性后的SnS2/C/CNT阳极在 200 mA g-1 的电流密度下循环100次后仍能保持 954.2 mAh g-1 的高放电容量,容量保持率高达 89.3%。它还表现出卓越的速率能力(0.5、1和 2Ag-1 下分别为 739.8、669.1和575.8mAh g-1)。此外,即使不使用导电添加剂,SnS2/C/CNT 材料也能表现出良好的电化学性能。
  2图文导读 

 

 

  图1、SnS2/C/CNT复合材料合成示意图

 

 

  图2、a,b) Sn MOF、c,d) SnS2/C 和 e,f) SnS2/C/CNT 的扫描电镜图像。

 

 

  图3、a、b)SnS2/C/CNT 的 TEM 和 HRTEM 图像。c-f)SnS2/C/CNT 的 TEM 图像以及 C、Sn 和 S 的相应元素图谱。

 

 

  图4、a) SnS2/C 和 SnS2/C/CNT 的 XRD 图。c) Sn 3d 和 d) S 2p 的高分辨率 XPS 光谱。

 

 

 

  图5、a) 扫描速率为0.1mV s-1 时 SnS2/C/CNT 电极的 CV 曲线。b) 0.2 A g-1 时 SnS2/C/CNT 电极的电晕静电放电/充电曲线。

 

 

 


  图6、a) SnS2/C/CNT 电极在不同扫描速率下的 CV 曲线。b) SnS2/C/CNT 的对数(峰值电流)与对数(扫描速率)之间的关系。
  3小结
  综上所述,我们以 Sn MOF 为前驱体,保留其碳骨架,成功合成了 SnS2/C/CNT 复合材料。通过引入三维 MOF 碳骨架和一维 CNT 碳网络,我们成功获得了双碳修饰SnS2材料,它具有更高的导电性、更小的体积膨胀以及更快的电子和离子传输速率。得益于这种独特的结构,SnS2/C/CNT在200mA g-1 的条件下循环100次后,电容量达到 954.2 mAh g-1,容量保持率高达89.3%。在2A g-1 的条件下,循环1000次后,比容量仍保持在516.3 mAh g-1 的水平,容量保持率为69.6%。SnS2/C/CNT表现出较高的速率性能和循环稳定性。此外,即使不使用导电添加剂,它仍能表现出良好的电化学性能,这对提高能量密度具有传导性。这项研究为开发新型SnS2复合材料提供了一种新策略。
  文献:

 

 

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