SnS2纳米花/石墨烯纳米复合物的一步法合成及其增强的锂离子存储性能

doi:10.3866/PKU.WHXB201704191

物理化学学报 >> 2017, Vol. 33 >> Issue (8): 1621-1627.doi: 10.3866/PKU.WHXB201704191

SnS₂纳米花/石墨烯纳米复合物的一步法合成及其增强的锂离子存储性能

田爱华^1,²,魏伟^1,²,瞿鹏^1,^2,*(),夏修萍²,申琦^1,*()

¹ 郑州大学化学与分子工程学院,郑州450001
² 商丘师范学院化学化工学院,河南省生物分子识别与传感重点实验室,河南商丘476000

收稿日期:2017-02-17 发布日期:2017-06-14
通讯作者: 瞿鹏,申琦 E-mail:qupeng0212@163.com;shenqi@zzu.edu.cn
基金资助:
国家自然科学基金(21575131);河南省高等学校重点科研项目(16A430025);河南省高等学校重点科研项目(17A480009)

One-Step Synthesis of SnS₂ Nanoflower/Graphene Nanocomposites with Enhanced Lithium Ion Storage Performance

Ai-Hua TIAN^1,²,Wei WEI^1,²,Peng QU^1,^2,*(),Qiu-Ping XIA²,Qi SHEN^1,*()

¹ College of Chemistry and Molecular Engineering, Zhengzhou University, Zhengzhou 450001, P. R. China
² Henan Key Laboratory Cultivation Base of Nanobiological Analytical Chemistry, College of Chemistry and Chemical Engineering, Shangqiu Normal University, Shangqiu 476000, Hen Province, P. R. China

Received:2017-02-17 Published:2017-06-14
Contact: Peng QU,Qi SHEN E-mail:qupeng0212@163.com;shenqi@zzu.edu.cn
Supported by:
the National Natural Science Foundation of China(21575131);the Key Scientific Research Project of High Schools in Henan Province(16A430025);the Key Scientific Research Project of High Schools in Henan Province(17A480009)

摘要/Abstract

摘要：

SnS₂由于具有较高的储锂容量（645 mAh·g^-1）、价格低廉等优点而受到研究者的广泛关注。但纯SnS₂在脱嵌锂过程中存在严重的体积膨胀效应，造成活性物质粉化和剥落，从而导致容量的迅速衰减。针对这一问题，本文采用简单的一步溶剂热法制备了SnS₂纳米花/石墨烯（SnS₂ NF/GNs）纳米复合物。其中花状SnS₂由超薄纳米片组装而成，石墨烯纳米片将SnS₂包裹在其中。将该材料用作锂离子电池负极时，SnS₂ NF/GNs表现出优越的电化学性能，如：循环200圈后可逆容量仍可达523 mAh·g^-1复合物材料提高的储锂性能得益于SnS₂和石墨烯的协同效应。纳米结构的SnS₂可以有效的缓冲体积的膨胀，缩短锂离子的扩散距离。石墨烯纳米片不仅可以进一步缓冲SnS₂体积的膨胀，而且可以提高纳米复合物的导电性。

关键词: 锂离子电池, 负极, SnS₂纳米花, 石墨烯

Abstract:

SnS₂ is considered as an attractive anode material to substitute commercial graphite anodes of lithium-ion batteries due to its high specific capacity of 645 mAh·g^-1 as well as low cost. Nevertheless, it suffers poor large volume expansion during the lithiation/delithiation processes, leading to the loss of electrical contact and rapid capacity fading. Herein, by using a facile one-step solvothermal method, SnS₂ nanoflower/graphene nanocomposites (SnS₂ NF/GNs) were prepared, where flower-like SnS₂ hierarchical nanostructures consisting of ultrathin nanoplates, are tightly enwrapped in graphene nanosheets. As anode materials for lithium-ion batteries, the SnS₂ NF/GNs electrode exhibit superior electrochemical performance, with a reversible capacity of 523 mAh·g^-1 after 200 charge-discharge cycles. The enhanced Li storage performance was attributed to the synergistic effect of SnS₂ and graphene. The SnS₂ NF can effectively accommodate the volume change and shorten Li⁺ diffusion distance, while graphene nanosheets can further alleviate the volume expansion of SnS₂ and improve the electronic conductivity.

Key words: Lithium-ion battery, Anode, SnS₂ nanoflower, Graphene

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田爱华,魏伟,瞿鹏,夏修萍,申琦. SnS₂纳米花/石墨烯纳米复合物的一步法合成及其增强的锂离子存储性能[J]. 物理化学学报, 2017, 33(8), 1621-1627. doi: 10.3866/PKU.WHXB201704191

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链接本文: https://www.whxb.pku.edu.cn/CN/10.3866/PKU.WHXB201704191

https://www.whxb.pku.edu.cn/CN/Y2017/V33/I8/1621

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SnS₂纳米花/石墨烯纳米复合物的一步法合成及其增强的锂离子存储性能

One-Step Synthesis of SnS₂ Nanoflower/Graphene Nanocomposites with Enhanced Lithium Ion Storage Performance

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