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        肖圍教授課題組在《Journal of Colloid and Interface Science》上報道靜電紡絲法制備Sn/C纖維復合負極材料新策略

        發布時間:2024-04-08 11:21:11閱讀次數:

             

        內容簡述:

        近日,《膠體與界面科學》(J Colloid Inte Sci)發表了必威肖圍教授課題組的最新研究成果,報道了靜電紡絲法制備Sn/C纖維復合負極材料的新策略。該研究采用靜電紡絲技術結合熱處理工藝,利用TiO2納米顆粒精心構筑了完整的納米纖維網絡結構,成功將SnSb合金顆粒均勻封裝在導電互連的碳納米纖維(CNFs)中,獲得了電化學性能優異的鋰離子電池復合負極材料。

        論文題目為“Electrospinning fabrication of Sb-SnSb/TiO2@CNFs composite nanofibers as high-performance anodes for lithium-ion batteries”,博士研究生辛玉為論文第一作者,肖圍教授為論文通訊作者。

        鋰離子電池作為一種高效的儲能裝置,以其高功率密度、長壽命、無記憶效應等優點被廣泛應用于便攜式電子設備和電動汽車領域。然而,鋰離子電池目前在電動汽車的續航里程和便攜式電子產品的使用壽命方面面臨著嚴重的困境。為了滿足迫切的需求,有必要研究下一代負極材料,SnSb合金材料由于其高理論容量、高堆積密度和安全的熱力學特性,已被預測為替代商業石墨負極的最有前途的候選材料之一。但是SnSb合金在充放電過程中伴隨著巨大的體積膨脹(約為260%),導致電極活性物質粉碎、團聚,從而造成電極儲鋰比容量迅速衰減。因此,如何緩解SnSb合金顆粒體積變化、增強復合電極結構穩定性、提高材料儲鋰容量依然具有挑戰性。

        基于此,肖圍教授課題組通過靜電紡絲技術將SnSb合金、TiO2納米顆粒均勻封裝在導電互連的CNFs基體中,制備出Sb-SnSb/TiO2@CNFs復合負極材料。較高電子導電性的一維CNFs骨架有效地緩解了SnSb合金顆粒的體積膨脹效應,維持了材料的結構完整性。當TiO2用量被精準控制在2 mmol時,Sb-SnSb/TiO2@CNFs-2復合電極在100 mA/g下可提供1146.6 mAh/g的初始放電比容量,100次循環后其可逆放電比容量為580.4 mAh/g,此外,贗電容貢獻優勢明顯,0.8 mV/s時贗電容貢獻率為66.89%。該工作為靜電紡絲法制備Sn/C纖維復合負極材料的實用性和進一步發展提供了新的參考、開辟了新的維度。

              該研究工作得到了國家自然科學基金、湖北省杰出青年基金、湖北省青年拔尖人才培養計劃項目的支持。

        圖文摘要:

        文章鏈接:https://doi.org/10.1016/j.jcis.2022.10.112



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