在國家自然科學(xué)基金委、科技部以及中科院化學(xué)所“引進(jìn)杰出青年人才計(jì)劃”的支持下，化學(xué)所分子納米結(jié)構(gòu)與納米技術(shù)院重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的研究人員，成功研制出一種具有優(yōu)異循環(huán)性能的高容量鋰離子電池負(fù)極材料。
金屬錫可以和Li形成高達(dá)Li4.4Sn的合金，具有很高的理論比容量(992mAh/g)，引起了人們的廣泛關(guān)注。然而Li與Sn形成合金時(shí)，伴隨著巨大的體積膨脹，因此循環(huán)性能差，限制了其實(shí)際應(yīng)用。最近，該課題組通過設(shè)計(jì)預(yù)留空腔的電極結(jié)構(gòu)，提供了一種簡易的解決方案，成功地把Sn納米顆粒填充到彈性的碳空心球中，設(shè)計(jì)合成出具有特殊納微結(jié)構(gòu)的Sn@C復(fù)合材料。該Sn@C納微復(fù)合結(jié)構(gòu)中含有一定體積的空腔，使得嵌Li體積膨脹后的Li4.4Sn合金也可以被容納在C空心球中，從而消除了Li插入/脫出過程中產(chǎn)生的應(yīng)力，極大地改善了電極材料的循環(huán)性能。電池測試結(jié)果表明，100次充放電循環(huán)后，該復(fù)合材料仍具有高達(dá)550mAh/g的比容量，為目前廣泛使用的石墨負(fù)極材料理論比容量(372mAh/g)的1.5倍，是一種很有前途的高容量鋰離子電池負(fù)極材料。
鋰離子電池是目前能量密度最高的綠色二次電池，已廣泛應(yīng)用于筆記本電腦、手機(jī)、攝影機(jī)等消費(fèi)電子產(chǎn)品。隨著無線信息通訊產(chǎn)品、數(shù)字娛樂產(chǎn)品、電動(dòng)汽車、電動(dòng)五金|工具等領(lǐng)域的高速發(fā)展，對(duì)鋰離子電池的能量密度、功率密度和壽命提出了更高的要求，迫切需要開發(fā)出更高性能的鋰離子電池電極材料。
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