受微電子器件的尺寸以及電動(dòng)汽車的空間的限制，對(duì)具有高體積能量密度的鋰離子電池有著巨大的需求。然而，目前的鋰離子電池通常使用石墨基負(fù)極，其振實(shí)密度和重量比容量都較低，從而導(dǎo)致較差的體積比容量。在這里，通過(guò)在機(jī)械堅(jiān)固的石墨烯管中封裝金屬錫納米顆粒，我們展示了具有高體積和重量容量，高倍率性能和長(zhǎng)循環(huán)壽命的錫負(fù)極。與商業(yè)正極材料LiNi
0.6Mn
0.2Co
0.2O
2配對(duì)，全電池的重量和體積能量密度分別為590 Wh Kg
-1和1252 Wh L
-1，其能量密度是基于石墨負(fù)極電池的兩倍。這項(xiàng)工作為高能量密度鋰離子電池的廣泛應(yīng)用提供了一條有效途徑。
Fig. 1用于高性能負(fù)極Sn/DGT的合成原理圖。
Fig. 2 DGT和Sn/DGT的形態(tài)結(jié)構(gòu)。
Fig. 3 水在氮摻雜和未摻雜石墨烯管上的潤(rùn)濕過(guò)程以及親水性對(duì)SnO2選擇性生長(zhǎng)的影響。
Fig. 4 Sn/DGT的電化學(xué)性能。
Fig. 5 Sn/DGT在嵌鋰-脫鋰循環(huán)中的原位TEM觀察。
Fig. 6 將Sn/DGT用作商用電池的高性能負(fù)極的可行性。
相關(guān)研究成果于2020年由美國(guó)加州大學(xué)Yunfeng Lu課題組，發(fā)表在Nature Communications(doi.org/10.1038/s41467-020-14859-z)上。原文：Tin-graphene tubes as anodes for lithium-ion batteries with high volumetric and gravimetric energy densities
