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華東理工江浩/胡彥杰Small: 優化SnO2-x /Fe2O3異質納米晶體實現快速可逆的鋰存儲

在基于氧化物的電極上設計氧空位和提高Li₂O可逆性具有重要意義，但在高功率鋰離子電池（LIB）中仍然是一個挑戰。

在此，華東理工大學江浩教授、胡彥杰研究員等人通過葡萄糖輔助噴霧燃燒技術實現了可定制的x、y值的異質SnO_2-x/Fe₂O_3-y納米晶體的快速有效制備。態密度（DOS）曲線表明具有最大x值的SnO_2-x/Fe₂O₃具有優化的電子結構。

此外，優選的脫鋰/嵌鋰有效地抑制了異質納米晶體的局部聚集，大大增強了反應動力學。DFT 計算表明，與表面Li₂O/Sn相比，Fe/Li₂O/Sn 界面上的Li-O鍵更容易斷裂，從而加速Li₂O的后續脫鋰過程。

圖1. SnO_2-x/Fe₂O_3-y異質納米晶體的噴霧燃燒合成示意圖及表征

因此，優化的SnO_2-x/Fe₂O₃表現出最高的電化學可逆性。分散在氧化石墨烯（rGO）表面后，所獲得的混合體提供了非常高的可逆容量（1113 mAh g^-1）、優異的倍率性能（474 mAh g^-1@20 A g^-1）和長循環壽命（5 A g^-1下循環500次后損失可忽略不計），這些結果是迄今為止關于SnO₂基負極材料的最佳報告。

通過原位拉曼分析以及循環后的XPS和TEM觀察進一步闡明了脫鋰/鋰化改進機制。這項研究提出的氧空位工程和自催化顯示了對用于高功率LIB的SnO₂基負極材料的強大推動力。

圖2. 該復合材料的儲鋰性能

Optimizing SnO_2-x/Fe₂O₃ Hetero-Nanocrystals Toward Rapid and Highly Reversible Lithium Storage, Small 2021. DOI: 10.1002/smll.202103532

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