大连理工大学陆安徽教授课题组近期创新性地提出采用无溶剂方法以纳米二元金属氧化物(ZnSnO3)为前驱体原位生长金属-有机骨架ZIF-8 Sn@C复合材料的制备。
根据软硬酸碱理论,2-甲基咪唑作为连接碱,优先与连接酸Zn2+结合形成ZIF-8。
随后的热解过程将ZIF-8转化为含氮导电碳网络,ZnSnO3被炭热还原为纳米锡颗粒和元素锌。
单质锌由于熔点低,在高温下动态挥发,形成丰富的孔隙,有利于离子和电子的传输。
制备兼具高能量密度和高功率密度的锂离子电池电极材料是近年来的研究热点。
锡基材料由于其高比容量而被认为是传统石墨阳极的潜在替代品。
然而,充放电过程中严重的体积膨胀会导致电极粉化和颗粒团聚,导致容量快速衰减和电导率低。
开发有效的电极材料制备方法、提高复合电极材料的导电率是提高锡负极电化学性能的关键。
新的合成方法保证了纳米锡颗粒在复合材料中的高度分散。
发达的孔隙结构和高氮含量可以有效缓解嵌锂过程中的体积膨胀,提高导电率。
电池性能测试结果表明,所制备的Sn@C复合材料首次放电容量为mAh g-1,首次库仑效率高达80.1%。
循环后容量仍保持mAh g-1。
此外,这种合成方法可以扩展到制备其他也表现出优异电化学性能的材料。