高储锂性能Cu-Sn-S自组装纳米管技术研究

来源：新能源网

时间：2018-09-05 00:21:03

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高储锂性能Cu-Sn-S自组装纳米管技术研究【背景介绍】Cu-Sn-S（CTS）是一种环境友好和储量丰富的新型太阳能电池材料，同时具有较高的储锂理论容量、较大的层间距和通道尺寸，使

【背景介绍】

Cu-Sn-S（CTS）是一种环境友好和储量丰富的新型太阳能电池材料，同时具有较高的储锂理论容量、较大的层间距和通道尺寸，使其有望成为下一代锂电池的高性能电极材料。目前报道的CTS电极材料大部分为颗粒状且具有较大的体积膨胀，从而导致明显的容量衰减现象。如果能够构造合理的纳米材料，结合含有不同物相组成的核壳结构，将有望大大提高其电化学性能。

【成果简介】

近日，德州大学奥斯汀分校的Mullins教授和Henkelman教授、厦门大学的郭航教授（共同通讯）和联培博士生林杰（第一作者）等人在ACS Nano上发表题为“Self-Assembled Cu?Sn?S Nanotubes with High (De)Lithiation Performance”的文章。该工作提出一种无添加剂的凝胶-溶剂热法，制得自组装的CTS纳米管、次纳米管和纳米颗粒，通过多种材料表征技术发现该纳米管具有Cu3-4SnS4@Cu2SnS3的多相核壳结构，并通过密度泛函理论（DFT）计算对比不同物相的体积变化、锂化曲线和形成焓，证明该核壳结构可有效缓解锂化时的体积膨胀，从而表现出优异的电化学性能（200次循环后可逆容量仍保持在774mAh/g）和较高的初始库伦效率（82.5%）。此外，还利用DFT计算三种不同物相在不同锂化阶段时的原子结构变化，结合精修后的原子模型，提出单分子可嵌入18摩尔锂的Li-Cu-Sn-S固溶体反应。

【图文导读】

图1CTS纳米管、次纳米管和纳米颗粒的形貌