肖围教授课题组在《Chemical Engineering Journal》上报道构筑异质结构诱导氧空位提升锡基负极材料储锂性能的新策略

内容简述：

近日，《化学工程杂志》(Chem Eng J)发表了ug环球管理肖围教授课题组最新研究成果，报道了构建异质结构诱导氧空位提升锡基负极材料储锂性能的新策略。

论文题目为“Constructing heterojunction-induced oxygen vacancies of N-doped carbon-encapsulated Sn/SnOx microplates for boosting lithium storage capability”，硕士研究生聂淑晴为论文第一作者，肖围教授为论文共同通讯作者。

随着储能设备、新能源汽车产业的蓬勃发展以及消费电子领域的更新换代，对锂离子电池提出了更高的要求。传统的石墨负极材料比容量较低，难以满足高容量需求，锡基材料以其高容量等诸多优势成为下一代负极材料的有力竞争者。但其在充放电过程中存在严重体积膨胀效应，最高嵌锂态时，面膨胀为130 %，体积膨胀为260 %，导致容量衰减。

基于以上挑战，肖围教授课题组通过控温烧结构建金属-金属氧化物异质结，进一步选用导电聚合物进行原位包覆，探究了煅烧温度以及聚合物包覆量对锡基氧化物异质结构的影响。结果表明，微米片状SnO经过控温烧结后成功形成Sn/SnO_x异质结构，材料导电性及氧空位浓度显著增加。Sn/SnO_x@NC-2电极组装的电池表现出优异的循环性能，0.1 A/g，循环110次，放电比容量为730.4 mAh g^-1，容量保持率为98.3 %；1.0 A/g，循环500次，放电比容量仍具有487.3 mAh g^-1。异质结构及氧空位的引入有效地缩短了锂离子扩散路径，改善了界面电荷转移，提高了电化学反应可逆性；导电聚合物的原位包覆不仅形成了有效的缓冲涂层，且进一步降低了氧空位的形成能，协同提升储锂能力。该研究为锂离子电池锡基负极材料异质结构及氧空位的构建提供了参考。

      该研究工作得到了国家自然科学基金、湖北省杰出青年基金、荆州市科技计划、湖北省青年拔尖人才培养计划等项目的支持。

图文摘要：

文章链接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2024.152983