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電學(xué)探針桿在鋰離子電池負(fù)極材料研究中應(yīng)用

日期:2019-02-19


    Sn基鋰離子電池負(fù)極材料具有較高的比容量和良好的安全性,在未來很有可能替代石墨作為商用鋰離子電池的負(fù)極材料。近日,PicoFemto?助力華南理工大學(xué)鄧洪教授、熊訓(xùn)輝教授、林璋教授在Sn@C基離子電池負(fù)極材料的研究上再創(chuàng)突破,相關(guān)研究成果以《Upcycling of Electroplating Sludge into Ultrafine Sn@C Nanorods with Highly Stable Lithium Storage Performance》為題發(fā)表在國(guó)際期刊《Nano Letters》(IF=12.08)上。

用原位樣品桿實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)及相關(guān)說明

圖1. 實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)及相關(guān)說明

原位電學(xué)樣品桿

圖2. PicoFemto原位電學(xué)樣品桿示意圖(JEOL及FEI電鏡兼容)

 

原位電學(xué)樣品桿實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示

圖3. (a) Schematic of dry cells based on the Sn@C for the in situ TEM study. (b−f) Time-lapse TEM images for the Sn@C during a full lithiation−delithiation process with an applied voltage of ±3 V between the W and Au electrodes.(源自原文)


    研究人員利用枯草桿菌再生電鍍污泥中的金屬錫(Sn),細(xì)微的錫金屬顆粒可以鑲嵌在氮、磷共摻雜的多孔碳棒上,并且發(fā)現(xiàn)這種負(fù)載錫金屬顆粒的碳棒(Sn@C)用作鋰離子電池負(fù)極材料時(shí)有優(yōu)異的儲(chǔ)鋰性能(可逆容量:560 mAh/g at 1 A/g,大約1500次的循環(huán)幾乎沒有衰減)。他們利用PicoFemto?原位電學(xué)樣品桿(TEM-STM holder)在透射電鏡中實(shí)時(shí)研究了Sn@C負(fù)極材料在鋰化和脫鋰過程中的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性,發(fā)現(xiàn)鋰化和脫鋰過程中內(nèi)部的Sn納米顆粒會(huì)周期性的膨脹和收縮。原位透射電鏡研究表明, Carbon matrix能夠有效緩解負(fù)極材料鋰化和脫鋰過程中體積膨脹產(chǎn)生的機(jī)械應(yīng)力,使得內(nèi)部的Sn納米顆粒保持完整,保證了Sn@C負(fù)極材料的循環(huán)穩(wěn)定性和良好的倍率性能。研究人員認(rèn)為:1、納米尺度的Sn顆粒;2、Sn納米顆粒在碳籠中的均勻分布;3、氮、磷共摻雜的碳層等是Sn@C負(fù)極材料良好循環(huán)穩(wěn)定性和倍率性能的關(guān)鍵因素。該研究利用細(xì)菌再生污泥廢棄物中的錫金屬巧妙的得到了高穩(wěn)定性的錫基鋰離子電池負(fù)極材料,我們相信這種新方案在未來可能會(huì)被推廣到過渡金屬及金屬氧化物作為負(fù)極材料的新一代鋰離子電池當(dāng)中。
    原文鏈接:https://pubs.acs.org.ccindex.cn/doi/abs/10.1021/acs.nanolett.8b04944 
    DOI: 10.1021/acs.nanolett.8b04944
  
    
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作者:管理員


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