物理化学学报 >> 2024, Vol. 40 >> Issue (3): 2305007.doi: 10.3866/PKU.WHXB202305007
所属专题: 碳材料与电化学储能
李莹1, 赵钰燊1,2, 陈凯3, 刘旭1,2, 伊廷锋1,2,*(
), 陈立锋3,*(
)
收稿日期:2023-05-08
修回日期:2023-06-05
录用日期:2023-06-20
发布日期:2023-06-28
通讯作者:
Email: tfyihit@163.com (伊廷锋)chenlf@ustc.edu.cn (陈立锋)
基金资助:
Ying Li1, Yushen Zhao1,2, Kai Chen3, Xu Liu1,2, Tingfeng Yi1,2,*(
), Li-Feng Chen3,*(
)
Received:2023-05-08
Revised:2023-06-05
Accepted:2023-06-20
Published:2023-06-28
Contact:
Email: tfyihit@163.com (Tingfeng Yi)chenlf@ustc.edu.cn (Li-Feng Chen)
Supported by:摘要:
为了提高碳材料作为锂离子电池负极材料的比容量,将氮掺杂的碳纤维与高容量的Sn进行复合。通过静电纺丝及低温碳化制备了均匀镶嵌Sn纳米颗粒的氮掺杂碳纳米纤维(C-Sn)复合膜。该复合膜直接用作自支撑锂离子电池负极时表现出较好的电化学性能,Sn的引入显著提高了碳纳米纤维膜的电化学性能。碳均匀包覆Sn后形成的纤维结构可以促进离子电子的传导,并能有效缓冲Sn纳米粒子在循环过程中的体积变化,从而有效抑制粉化与团聚。Sn含量约为25.6%的C-Sn-2电极具有最高的比容量和更优异的倍率性能。电化学测试结果表明,在2 A∙g−1的电流密度下,充放电循环1000圈后充电(放电)比容量为412.7 (413.5) mAh∙g−1。密度泛函理论(DFT)计算结果表明,N掺杂非晶碳与锂具有良好的亲和性,有利于将合金化反应之后形成的SnxLiy合金锚定在碳表面,进而缓解了充放电过程中的Sn的体积变化。本文为高性能储锂材料的设计提供了一种切实可行的策略。
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