华东理工江浩/胡彦杰Small: 优化SnO2-x /Fe2O3异质纳米晶体实现快速可逆的锂存储

在基于氧化物的电极上设计氧空位和提高Li₂O可逆性具有重要意义，但在高功率锂离子电池（LIB）中仍然是一个挑战。

在此，华东理工大学江浩教授、胡彦杰研究员等人通过葡萄糖辅助喷雾燃烧技术实现了可定制的x、y值的异质SnO_2-x/Fe₂O_3-y纳米晶体的快速有效制备。态密度（DOS）曲线表明具有最大x值的SnO_2-x/Fe₂O₃具有优化的电子结构。

此外，优选的脱锂/嵌锂有效地抑制了异质纳米晶体的局部聚集，大大增强了反应动力学。DFT 计算表明，与表面Li₂O/Sn相比，Fe/Li₂O/Sn 界面上的Li-O键更容易断裂，从而加速Li₂O的后续脱锂过程。

图1. SnO_2-x/Fe₂O_3-y异质纳米晶体的喷雾燃烧合成示意图及表征

因此，优化的SnO_2-x/Fe₂O₃表现出最高的电化学可逆性。分散在氧化石墨烯（rGO）表面后，所获得的混合体提供了非常高的可逆容量（1113 mAh g^-1）、优异的倍率性能（474 mAh g^-1@20 A g^-1）和长循环寿命（5 A g^-1下循环500次后损失可忽略不计），这些结果是迄今为止关于SnO₂基负极材料的最佳报告。

通过原位拉曼分析以及循环后的XPS和TEM观察进一步阐明了脱锂/锂化改进机制。这项研究提出的氧空位工程和自催化显示了对用于高功率LIB的SnO₂基负极材料的强大推动力。

图2. 该复合材料的储锂性能

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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