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。

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

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

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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