锂离子电池用三维氧化锡/石墨烯水凝胶负极材料

作     者：白雪君 侯敏 刘婵 王彪 曹辉 王东 BAI Xue-Jun HOU Min LIU Chan WANG Biao CAO Hui WANG Dong

作者机构：上海航天电源技术有限责任公司上海201615 东华大学材料科学与工程学院上海201620 上海空间电源研究所上海200245 

出 版 物：《物理化学学报》 (Acta Physico-Chimica Sinica)

年 卷 期：2017年第33卷第2期

页      面：377-385页

核心收录：

学科分类：0808[工学-电气工程] 08[工学] 0703[理学-化学] 0702[理学-物理学] 

基　　金：上海市科技创新行动计划(15DZ1201001 16111106001)资助~~ 

主　　题：石墨烯水凝胶 氧化锡 锂离子电池 负极 三维 

摘      要：通过溶液水解反应在氧化石墨烯表面引入氧化锡(Sn O2)纳米颗粒,再经过自组装作用形成具有三维结构的氧化锡/石墨烯水凝胶(Sn O2-GH)负极材料。其中三维多孔的石墨烯水凝胶为碳质缓冲基体,Sn O2纳米颗粒为活性物质,其颗粒尺寸为2-3 nm,均匀分布在石墨烯层上,担载量可以达到54%(w,质量分数)。直接将该材料用作锂离子电池负极时,在5000 m A?g^(-1)的大电流密度下循环60次容量稳定在500 m Ah?g^(-1),电流减小到50 m A?g^(-1)循环80次后容量仍高达865 m Ah?g^(-1)。这些优异的循环稳定性和大电流充放电性能主要得益于三维石墨烯水凝胶的疏松、多孔结构和良好的导电性。石墨烯水凝胶能够提高电极比表面积,保证电解液对电极的浸润程度;内部空隙能够为锂离子的传输提供快速通道,缩短离子传输距离和时间。同时丰富的内部空间能够有效避免Sn O2纳米颗粒团聚,缓冲Sn O2巨大体积膨胀,维持电极结构的稳定性,是一种非常适于大电流充放电的锂离子电池负极材料。