北大新能源材料与器件课题组在锂电池负极研究取得重要...

没得比

　近日，北京大学化学与分子工程学院新能源材料与器件课题组与中国科学院硅酸盐研究所、美国宾夕法尼亚大学以及北京工业大学等联合研究，发明了一种基于独创制备技术的黑色二氧化锡纳米材料，该材料作为锂电负极具有1340mAh/g的可逆容量，远优于SnO2的理论容量极限(783mAh/g)。该材料与石墨烯复合后更显示出极其优越的循环稳定性和倍率性能，在0.2A/g电流密度下循环100圈之后容量不衰减，保持950mAh/g的容量;在2A/g的大电流下保持具有700mAh/g的容量。

　　通过深入而细致的研究，研究者认识到独特的黑色二氧化锡新材料不同于现有的二氧化锡，具有优异电子导电性和丰富氧空位的特征，诱导出纳米活性材料的还原反应具有各向同性，从而形成了一个热力学高度稳定的Sn和Li2O均匀分散的微观复合纳米结构，最终解决了循环过程中金属Sn团聚的科学难题。研究人员惊喜地发现，这个特殊的微观复合纳米结构可以保证金属锡在储能电化学反应中完全可逆氧化为二氧化锡(图)，这个现象和机理尚未见文献报道。基于新的储电机理，二氧化锡负极材料的理论容量从原来的783mAh/g提高到新机理的1494mAh/g。研究者发明的黑色二氧化锡为设计和合成其它新型电负极材料提供了一种新的思路，同时也极具高容量锂电负极材料的产业应用价值。

　　高导电黑色二氧化锡电极反应示意图、电池循环性能示意图以及循环后二氧化锡颗粒元素分布图

　　该项目得到国家重点基础研究发展计划、国家自然科学基金委员会、上海市科学技术委员会和中国科学院主要研究项目的支持。