微米和纳米科技材料

矿冶前沿:碳纤维表面生长SnO2纳米花:高性能锂电/钠电负极材料

碳纤维表面生长SnO2纳米花:高性能锂电/钠电负极材料

Growth of SnO2 Nanoflowers on N-doped Carbon Nanofibersas Anode for Li- and Na-ion Batteries

关键词

SnO2,纳米结构,负极,锂电池,钠电池

矿冶前沿:碳纤维表面生长SnO2纳米花:高性能锂电/钠电负极材料

SnO2是一种典型的过渡金属氧化物,具有无毒、廉价、高理论容量、优异电化学性能等优点,被视为极具潜力的锂/钠电池负极材料。然而和其他氧化物电极材料一样,SnO2在循环过程中的体积膨胀和粉化问题是制约其电化学性能及循环稳定性的瓶颈问题之一。

湖南大学马建民老师课题组设计了一种氮掺杂碳纤维表面生长SnO2纳米簇的复合结构(NC@SnO2),其中碳纤维起到负载SnO2纳米簇、抑制SnO2团聚以及高效电子传输网络三方面作用。利用NC@SnO2作为锂电池负极,1A/g循环100周期后,放电容量高达750mAh/g;作为钠电池负极,100mA/g循环100周期后放电容量保持270mAh/g。

图文导读

矿冶前沿:碳纤维表面生长SnO2纳米花:高性能锂电/钠电负极材料

图一 NC@SnO2合成过程示意图

矿冶前沿:碳纤维表面生长SnO2纳米花:高性能锂电/钠电负极材料

图二 样品的形貌和结构的SEM和TEM示意图

a)b) SnO2SEM图; c)d) NC@SnO2 SEM图,e)f) NC@SnO2 TEM图

矿冶前沿:碳纤维表面生长SnO2纳米花:高性能锂电/钠电负极材料

图三 NC@SnO2,SnO2,NC的XRD图

矿冶前沿:碳纤维表面生长SnO2纳米花:高性能锂电/钠电负极材料

图四 NC@SnO2 XPS

图:a) Sn 3d;b) O 1s;c) N 1s;d) C 1s

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图五 LIBs电化学性能图

a) 0.1mV s-1下,NC@SnO2循环伏安曲线;

b) NC@SnO2充放电电压图;

c) 1A g-1下,NC@SnO2,SnO2,NC的循环性能;

d) NC@SnO2,SnO2,NC的倍率性能

矿冶前沿:碳纤维表面生长SnO2纳米花:高性能锂电/钠电负极材料

图六 SIBs电化学性能图

a) 0.1 mV s-1下,NC@SnO2循环伏安曲线;

b) NC@SnO2充放电电压图;

c) 100 mA g-1下,NC@SnO2,SnO2,NC的循环性能;

d) NC@SnO2,SnO2,NC的倍率性能.

矿冶前沿:碳纤维表面生长SnO2纳米花:高性能锂电/钠电负极材料

图七 Li离子电池循环多次后,电极的SEM

图:a, b) NC@SnO2;c, d) SnO2

本文成果来源于学术期刊,原文引用格式如下

Liang,J., Yuan, C., Li, H. et al. Nano-Micro Lett. (2018) 10: 21.

httpss://doi.org/10.1007/s40820-017-0172-2

个人简介

矿冶前沿:碳纤维表面生长SnO2纳米花:高性能锂电/钠电负极材料

马建民

马建民,博士,湖南大学物理与微电子科学学院副教授,湖南省杰出青年基金获得者,湖南大学岳麓学者。

先后在德州大学奥斯汀分校、南洋理工大学、香港中文大学、卧龙岗大学进行博士后/访学研究工作。

发表包括Advanced Materials, ACS Nano,Advanced Energy Materials, Nano Energy等国际期刊SCI论文120余篇,其中第一/通讯作者90余篇。授权发明专利15项。

主要研究领域

  • 锂/钠离子电池、超级电容器

  • 电催化及气体传感器等纳米技术

  • DFT在电池和电催化相关体系的应用

矿冶前沿:碳纤维表面生长SnO2纳米花:高性能锂电/钠电负极材料

袁朝春

袁朝春,博士,汽车工程研究院副院长,副教授。

2008年1月-至今,在江苏大学汽车与交通工程学院交通运输系从事教学科研工作;

2010年8月-至今,在奇瑞汽车股份有限公司从事汽车主动安全和车辆电子控制研究(博士后),任主管设计师。

已发表EI收录研究论文10余篇,参编教材2部,授权发明专利4项。

研究方向

  • 车辆主动安全

  • 车辆底盘控制与系统设计

  • 车辆整车动力学分析

主持在研项目

  • 江苏省自然科学基金:基于多智能体理论的车辆主动悬架与电动助力转向系统的协调控制;

  • 教育部博士点基金项目:基于知识/数据联合驱动的智能底盘主动避险理论研究;

  • 江苏大学高级人才项目:基于超级电容电池的电动汽车能源系统理论研究;江苏省自然科学基金:基于多智能体理论的车辆主动悬架与电动助力转向系统的协调控制;

矿冶前沿:碳纤维表面生长SnO2纳米花:高性能锂电/钠电负极材料

栗欢欢

栗欢欢,博士,江苏省“青年骨干教师培养工程”青年学术带头人培育人选,江苏省“六大人才高峰”高层次人才培养对象。

已发表研究论文29篇,参与主持科研项目12项,授权发明专利7项。

研究方向

  1. 新能源汽车新型动力锂离子电池研究开发:研究以高电压、高能量密度的新型高电压锂离子电池的共性关键技术。

  2. 新型动力电池体系研究开发:研究新型电池体系如燃料电池、金属-空气电池、超级电容器、钠离子电池等相关领域的共性问题。

  3. 动力电池能量管理及热管理系统开发:研究新能源汽车动力电池能量管理及热管理系统,解决锂离子动力电池单体、模块及系统控制技术。

  4. 车载动力电池测试、检测性能研究:开展电动汽车动力电池系统的性能测试、建模仿真以及电动汽车动力电池与整车的集成优化研究。

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