二硫化锡/膨胀石墨复合材料的低温合成及其储锂性能
发布时间：2022-01-20 20:09
以氯化亚锡和硫代乙酰胺为原料,通过简单的溶液反应过程,制备了一种新型二硫化锡/膨胀石墨（SnS2/EG）复合材料。实验结果表明,SnS2纳米颗粒可均匀地担载在EG表面,并表现出优良的电化学储锂循环稳定性和倍率性能。100 mA·g-1电流密度下,经200次充放电循环后复合材料的可逆容量仍保持在650 mA·h·g-1,同时大电流下的可逆容量保持率也较高(1 A·g-1下的放电比容量为320 mA·h·g-1)。
【文章来源】：炭素技术. 2020,39(04)北大核心
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
Sn S2/EG形成过程图解
图5(c)为SnS2/EG-8在不同电流密度下(100,200,400,800,1 000,2 000 m A·g-1)分别循环10次再回到100 m A·g-1的电流密度下循环的充放电容量变化曲线。可以看到，在电流密度为100,200,400,800,1 000,2 000 m A·g-1时，其容量分别为620,495,402,360,320,230 m A·h·g-1，表明材料具有良好的倍率性能。当测试完60个循环后再次将电流密度恢复为100 mA·g-1时，其可逆容量迅速恢复到510 mA·h·g-1，并在接下来的循环中保持稳定。说明大电流循环充放电过程并没有对材料结构造成破坏，也进一步证明SnS2/EG-8优异的结构稳定性。图5(d)为SnS2和SnS2/EG-8交流阻抗图谱。电化学阻抗图谱用来表征电极材料在循环过程中的电荷转移和锂离子扩散动力学，一般由两部分组成：低频区的直线部分和高频区的半圆弧。其中，半圆弧的直径与电极/电解液界面的电荷转移电阻(Rct)有关，直线部分的斜率则反映了体系中锂离子的扩散系数。从图中可以看出SnS2/EG-8的半圆弧直径明显比纯SnS2要小，表明Rct(SnS2/EG-8)明显小于Rct(SnS2)，说明与EG复合以后，材料的电化学阻抗减小，界面电荷转移速率加快[17]。SnS2/EG-8低频区直线部分的斜率更陡峭，也表明其中锂离子的扩散能力明显高于纯SnS2。因此，SnS2/EG-8能够表现出优异的电化学性能主要原因在于以下3点：其一，疏松多孔的EG作为支撑材料保证了纳米级SnS2的有效分散，增大了电极材料和电解液的接触面积，提供了充分的嵌锂活性位点；其二，纳米级SnS2颗粒的体积膨胀能够被EG载体有效缓冲，保障了材料结构的稳定性；其三，EG能够提供良好的导电网络，促进电荷的转移和离子的传输，进而使复合电极材料的电化学性能得到显著提高。
各样品的X射线衍射图谱(a)及Sn S2/EG-8拉曼图谱(b)
【参考文献】：
期刊论文
[1]SnS2纳米片的可控合成及电化学性能研究[J]. 殷立雄,蔺英,宋佳琪,李慧敏,白培杰. 陕西科技大学学报. 2019(04)
[2]SnS2纳米花/石墨烯纳米复合物的一步法合成及其增强的锂离子存储性能（英文）[J]. 田爱华,魏伟,瞿鹏,夏修萍,申琦. 物理化学学报. 2017(08)
[3]磷酸铁锂在饱和硝酸锂溶液中的交流阻抗研究[J]. 黄可龙,杨赛,刘素琴,王海波. 电源技术. 2007(11)
本文编号：3599444
【文章来源】：炭素技术. 2020,39(04)北大核心
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
Sn S2/EG形成过程图解
图5(c)为SnS2/EG-8在不同电流密度下(100,200,400,800,1 000,2 000 m A·g-1)分别循环10次再回到100 m A·g-1的电流密度下循环的充放电容量变化曲线。可以看到，在电流密度为100,200,400,800,1 000,2 000 m A·g-1时，其容量分别为620,495,402,360,320,230 m A·h·g-1，表明材料具有良好的倍率性能。当测试完60个循环后再次将电流密度恢复为100 mA·g-1时，其可逆容量迅速恢复到510 mA·h·g-1，并在接下来的循环中保持稳定。说明大电流循环充放电过程并没有对材料结构造成破坏，也进一步证明SnS2/EG-8优异的结构稳定性。图5(d)为SnS2和SnS2/EG-8交流阻抗图谱。电化学阻抗图谱用来表征电极材料在循环过程中的电荷转移和锂离子扩散动力学，一般由两部分组成：低频区的直线部分和高频区的半圆弧。其中，半圆弧的直径与电极/电解液界面的电荷转移电阻(Rct)有关，直线部分的斜率则反映了体系中锂离子的扩散系数。从图中可以看出SnS2/EG-8的半圆弧直径明显比纯SnS2要小，表明Rct(SnS2/EG-8)明显小于Rct(SnS2)，说明与EG复合以后，材料的电化学阻抗减小，界面电荷转移速率加快[17]。SnS2/EG-8低频区直线部分的斜率更陡峭，也表明其中锂离子的扩散能力明显高于纯SnS2。因此，SnS2/EG-8能够表现出优异的电化学性能主要原因在于以下3点：其一，疏松多孔的EG作为支撑材料保证了纳米级SnS2的有效分散，增大了电极材料和电解液的接触面积，提供了充分的嵌锂活性位点；其二，纳米级SnS2颗粒的体积膨胀能够被EG载体有效缓冲，保障了材料结构的稳定性；其三，EG能够提供良好的导电网络，促进电荷的转移和离子的传输，进而使复合电极材料的电化学性能得到显著提高。
各样品的X射线衍射图谱(a)及Sn S2/EG-8拉曼图谱(b)
【参考文献】：
期刊论文
[1]SnS2纳米片的可控合成及电化学性能研究[J]. 殷立雄,蔺英,宋佳琪,李慧敏,白培杰. 陕西科技大学学报. 2019(04)
[2]SnS2纳米花/石墨烯纳米复合物的一步法合成及其增强的锂离子存储性能（英文）[J]. 田爱华,魏伟,瞿鹏,夏修萍,申琦. 物理化学学报. 2017(08)
[3]磷酸铁锂在饱和硝酸锂溶液中的交流阻抗研究[J]. 黄可龙,杨赛,刘素琴,王海波. 电源技术. 2007(11)
本文编号：3599444
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