三维多孔碳负载氧化锡并协同氟化锂制备高性能锂离子阳极

何强 孙晓刚 邹婧怡 李锐

引用本文: 何强, 孙晓刚, 邹婧怡, 李锐. 三维多孔碳负载氧化锡并协同氟化锂制备高性能锂离子阳极[J]. 无机化学学报, 2021, 37(3): 473-481. doi: 10.11862/CJIC.2021.059 shu
Citation:  Qiang HE, Xiao-Gang SUN, Jing-Yi ZOU, Rui LI. Three-Dimensional Porous Carbon Loading Tin Oxide and Cooperating with Lithium Fluoride to Prepare High Performance Lithium Ion Anode[J]. Chinese Journal of Inorganic Chemistry, 2021, 37(3): 473-481. doi: 10.11862/CJIC.2021.059 shu

三维多孔碳负载氧化锡并协同氟化锂制备高性能锂离子阳极

    通讯作者: 孙晓刚, E-mail: xiaogangsun@163.com
  • 基金项目:

    江西省科技厅科研项目 20142BBE50071

    江西省教育厅 KJLD13006

摘要: 新型多孔碳纳米片/碳纳米管(PC/CNT)材料表现出丰富的分级孔隙结构,具有较高的氧化锡(SnO2)负载量。通过PC和CNT交联形成的三维结构能够有效地提高锂离子传输速率和电子的传导。此外,在电极中掺杂的氟化锂(LiF)不仅能够降低SnO2-PC/CNT-LiF电极的电荷转移电阻,而且还能补充SEI膜形成时消耗的Li+,降低不可逆容量,增强SEI膜的稳定性。研究表明,SnO2-PC/CNT-LiF电极在电流密度为100 mA·g-1时,首次可逆比容量达到1 642.98 mAh·g-1,活性物质的利用率高达90.12%,循环100次后,放电比容量仍然达到745.11 mAh·g-1,且库仑效率仍然保持在95.1%以上,显示出优异的倍率和循环性能。

English

  • 锂离子电池(LIBs)因具有相对较高的能量密度、良好的循环性能和功率性能、较长的使用寿命和绿色环保等特点被认为是最有前途的储能装置[1]。如今,随着电动汽车和电子移动设备的迅速发展,人们亟需容量更大、寿命更长、充电速率更快的新一代锂电池,如太阳能电池成为新一代锂离子电池充电的可行能源[2]。石墨作为传统锂离子电池的负极材料,由于其比容量较低,不能满足当前电动汽车和电子移动设备对于高容量的需求[3-4]。因此,寻找一种新型的负极材料显得极为重要,而氧化锡(SnO2)因其低毒性、高理论比容量和较低的嵌锂电位[5-6]受到了人们的广泛关注,被誉为是理想的锂离子电池负极材料。

    但是,由于SnO2体积易膨胀,造成团聚和粉化[7-9],且在循环过程中其低能量密度和界面不稳定性阻碍了其实际应用。因此,研究者将SnO2与碳材料结合形成网络骨架,以此提升SnO2的循环性能[10-13]。其中,碳材料包括零维碳纳米球、一维碳纳米管、二维石墨烯、三维多孔碳[14]。Wen等[15]将SnO2嵌入至多孔碳纳米管内,在一定程度上抑制了SnO2的体积膨胀。同时碳纳米纤维薄膜[16]、碳复合空心球[17]也被用来充当碳骨架,以提升SnO2的电化学性能。

    基于上述考虑,我们以制备的多孔碳纳米片/碳纳米管(PC/CNT)材料为SnO2的载体(图 1),并对电极材料进行氟化锂(LiF)掺杂。PC和CNT交联形成的三维结构具有丰富的分级孔隙结构,能显著地增加SnO2的负载量,有利于电解液的储存,提升锂离子的传输速率和电子的传导速率。而LiF的掺杂能有效地降低SnO2-PC/CNT-LiF电极的电荷转移电阻,补充形成SEI膜时消耗的锂离子,从而降低不可逆容量,增强SEI膜的稳定性,还能有效地抑制电解液对SnO2-PC/CNT材料的腐蚀作用,显示出优异的倍率性能和良好的循环稳定性。

    图 1

    图 1.  SnO2-PC/CNT材料的制备过程图
    Figure 1.  Preparation process diagram of SnO2-PC/CNT materials

    采用高温碳化法获得PC/CNT材料。将柠檬酸钠(Na3C6H5O7·2H2O)和CNT按质量比5∶0.3在行星球磨机中以80 r·min-1的转速球磨5 h。将球磨好的Na3C6H5O7·2H2O和CNT混合粉末置于管式炉中,在氮气保护下将管式炉升温至850 ℃并保温1 h,待冷却至常温后取出碳化粉末。在常温条件下,将碳化后的粉末置于5 mol·L-1盐酸中浸泡12 h,再通过去离子水洗涤使pH值达到7.0,然后进行真空抽滤、洗涤、烘干,得到PC/CNT材料。

    取0.2 g的PC/CNT材料加入到10 mL的无水乙醇和10 mL的去离子水中,超声30 min。再取0.3 g的SnO2加入5 mL的1-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)中,常温下均匀搅拌至形成悬浮液,将其滴入超声后的溶液中。将混合好的溶液磁力搅拌3 h后置于反应釜中,在180 ℃中保温24 h。将反应后的溶液在100 ℃的真空干燥箱中恒温干燥12 h后得到混合粉末,即为SnO2-PC/CNT复合材料。

    将SnO2-PC/CNT材料、超级炭黑(SP)、聚偏氟乙烯(PVDF)和LiF以质量比为80∶5∶10∶5混合,再加入适量的NMP球磨2 h,得到固体体积分数约60% 的浆料。取部分浆料进行烘干和研磨,从而获得复合材料SnO2-PC/CNT-LiF。用涂覆机将浆料以150 μm的厚度均匀涂于3 μm的铜箔上,置于80 ℃的真空干燥箱中烘干,制成直径为14 mm的SnO2-PC/CNT-LiF极片。

    在充满氩气的真空手套箱(MBRAUN LABstar Glove Box)中,以SnO2-PC/CNT-LiF极片为阳极,金属锂片为阴极,隔膜为Celgrad 2300,电解液为1 mol· L-1的六氟磷酸锂(LiPF6)的碳酸乙烯酯(EC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸二甲酯(DMC)溶液(体积比为1∶1∶ 1)。按极片、电解液、隔膜、锂片、垫片、外壳的顺序装配SnO2-PC/CNT-LiF扣式半电池。

    采用场发射扫描电镜(FESEM,Quanta 200FEG,美国FEI公司,加速电压10 kV)和场发射透射电镜(FETEM,Tecnai G2 F20 S-TWIN TMP,加速电压200 kV)观察CNT和复合材料的微观结构,采用AZtec X-Max 80型X射线能量色散谱仪(EDS,英国Oxford)测试样品的元素分布。采用拉曼光谱仪(Raman,In Via)测试样品的拉曼光谱。采用X射线衍射仪(XRD,D8 ADVANCE,德国Bruker)测定样品物相结构。XRD的工作电压为40 kV,工作电流50 mA,辐射源为Cu ,波长为0.154 03 nm,扫描范围2θ为20°~70°,扫速为5 (°)·min-1。采用比表面和孔径分析仪(Autosor-iQ,美国Quantanchrome INSTRU-MENTS)测试材料的N2吸附-脱附性能。采用热重分析仪(TGA 4000,美国PE公司)测量材料的质量随调控温度的变化规律,测试条件:在空气氛围中,以10 ℃·min-1的升温速率加热至950 ℃。采用X射线光电子能谱仪(XPS,ESCALAB25OXi,赛默飞世尔(中国)有限公司)分析样品的化学组成,结合能通过284.4 eV的无定形污染碳(C1s)校准。将装配好的电池在室温中静置12 h,采用新威电池测试仪对电池进行恒流充放电测试,电压区间为0~3.0 V,电流范围为100~500 mA·g-1,在电化学工作站(CHI660E)上对电池进行循环伏安(CV)测试,对循环前后的电池进行电化学阻抗谱(EIS)测试,CV电压范围为0~3.0 V,扫描速率为0.1 mV·s-1,电化学阻抗测试范围为100 kHz~0.01 Hz,交流振幅为5 mV。

    图 2a是CNT的SEM图,可见CNT具有良好的直线管状形貌,且不缠绕团聚,易分散。图 2b是CNT的TEM图,图中碳原子排列规整有序,管壁层状结构清晰,中间空腔笔直,具有良好的直线型管状结构。图 2c中碳化柠檬酸钠得到的PC材料呈现出破碎鸡蛋壳的形态。其中PC/CNT材料中的CNT有效地支撑起PC,形成三维互联结构(图 2d)。图 2e是SnO2-PC/CNT材料的微观形貌图,图中白色亮点为SnO2。PC/CNT材料在装载SnO2后仍然保持原有的三维结构,且SnO2均匀分散在PC/CNT材料孔隙中(图 2f)。从SnO2-PC/CNT-LiF阳极的SEM图中可以看出PC/CNT材料具有丰富的孔隙结构,能够有效承载SnO2(图 2g2h)。通过EDS对SnO2-PC/CNT-LiF阳极的组成元素进行观察发现含有Sn、C、F元素且分布均匀(图 2i)。图 2j~2l为SnO2-PC/CNT复合材料的TEM图。由图 2j可知,这些堆叠的PC具有不同的二维结构,PC和CNT紧密地交织在一起,CNT作为支架支撑起了PC,二维结构转变为三维相互连接的分级多孔结构。由图 2k可知,SnO2主要包覆在PC丰富的孔隙中,而CNT为电子传输提供了一种高效而稳健的导电途径,且三维结构有利于电子/离子的快速传输和电解质的渗透。图 2l中相邻的条纹间距为0.34 nm,该晶格条纹对应于石墨化碳的(002) 面,这一结果证明PC/CNT的有序度升高。

    图 2

    图 2.  (a) CNT材料的SEM图; (b) CNT材料的TEM图; (c、d) PC/CNT材料的SEM图; (e、f) SnO2-PC/CNT材料的SEM图; (g、h) SnO2-PC/CNT-LiF阳极的SEM图; (i) SnO2-PC/CNT-LiF阳极的EDS谱图; (j~l) SnO2-PC/CNT材料的TEM图
    Figure 2.  (a) SEM images of CNT materials; (b) TEM images of CNT materials; (c, d) SEM images of PC/CNT materials; (e, f) SEM images of SnO2-PC/CNT materials; (g, h) SEM images of SnO2-PC/CNT-LiF anode; (i) EDS mappings of SnO 2-PC/CNT-LiF anode; (j~l) TEM images of SnO2-PC/CNT materials

    对PC/CNT和CNT材料进行XRD测试,如图 3a所示,PC/CNT和CNT材料所对应的主要物相石墨碳基本保持一致,并且在26.6°和43.7°存在明显的衍射峰。PC/CNT材料位于26.6°和43.7°处的衍射峰,通过对比标准卡片(PDF No.75-2078)可知,其对应石墨碳周期性排列的(002)和(100)晶面[18-19]图 3b为PC/CNT和CNT材料的拉曼对比分析图,由图可知,PC/CNT材料是典型的部分石墨化碳,有位于1 339 cm-1(ID) 和1 575 cm-1(IG) 的2个主峰,ID/IG= 0.850 2,其中G峰是由一对sp2位点的二次拉伸振动引起的,该位点应该在E2g对称石墨簇晶格中,D峰则是由六芳香环的A1g呼吸振动引起[20]。同样CNT有2个主峰1 337 cm-1(ID) 和1 578 cm-1(IG),ID/IG= 0.847 2。D峰和G峰的强度比(ID/IG)代表无序碳中石墨化的程度和石墨簇的大小[21],PC/CNT材料的ID/IG比值大于CNT材料,表明PC/CNT材料具有更高的石墨化程度。拉曼光谱结果与XRD结果保持一致,再次证明CNT材料嵌入后,PC/CNT材料石墨化的程度增加,导电性提高,碳原子晶体缺陷增加,锂离子活性电位增加。

    图 3

    图 3.  (a) PC/CNT和CNT材料的XRD图; (b) PC/CNT和CNT材料的拉曼图; (c) PC/CNT和CNT材料的氮气吸附-脱附曲线和孔径分布图; (d) PC/CNT和SnO2-PC/CNT的TGA曲线; (e) SnO2-PC/CNT-LiF材料的XRD图
    Figure 3.  (a) XRD patterns of PC/CNT and CNT materials; (b) Raman spectra of PC/CNT and CNT materials; (c) Nitrogen adsorption-desorption isotherms and pore size distribution of PC/CNT and CNT materials; (d) TGA curves of PC/CNT and SnO2-PC/CNT; (e) XRD patterns of SnO2-PC/CNT-LiF materials

    测定了PC/CNT和CNT材料的N2吸附-脱附性能,并用BET(Brunauer-Emmett-Teller)法计算其比表面积(图 3c)。通过计算得出PC/CNT材料的比表面积为562 m2·g-1,总孔体积为0.38 m3·g-1,比CNT材料(比表面积135 m2·g-1,总孔体积为0.11 m3·g-1)具有更优异的比表面积和孔隙率。结果证明PC/CNT材料具有优异的承载能力,能够有效承载SnO2。为了确定复合材料中各物质的组成,在空气气氛中对PC/CNT和SnO2-PC/CNT材料进行TGA测试,如图 3d所示。TGA曲线中有2个阶段:在第一阶段(334.1 ℃)中,31.9%的失重是由PC/CNT材料的热降解引起的;第二阶段(732.8 ℃)余下的物质(66.6%)为SnO2,证明该SnO2-PC/CNT复合材料具有较多的活性物质。水热合成制备的SnO2-PC/CNT材料中PC/CNT材料与SnO2的质量比与TGA实验结果保持一致,证明水热反应法制备的SnO2-PC/CNT材料中PC/CNT材料与SnO2的质量比可以得到有效控制。进一步对SnO2-PC/CNT-LiF材料进行XRD测试可知(图 3e),SnO2-PC/CNT-LiF材料在2θ为26.6°、33.9°和51.7°处呈现出对应SnO2的(110)、(101)和(211)晶面的特征衍射峰(PDF No.41-1445)。此外,SnO2-PC/CNT-LiF材料在2θ为40.6°和45.9°处呈现出对应LiF的(020)和(010)晶面的特征衍射峰(PDF No.04-0857)[22-23]

    为了进一步确定样品表面元素及化学态,分别对样品SnO2-PC/CNT和SnO2-PC/CNT-LiF进行XPS表征。图 4a为SnO2-PC/CNT和SnO2-PC/CNT-LiF的XPS全谱图,从图 4a可观察到Sn、C、O、Li、F五种元素的存在。图 4b为SnO2-PC/CNT-LiF的Sn3d XPS谱图,在495.8和487.3 eV处出现的2个峰分别对应于Sn3d3/2和Sn3d5/2的Sn4+[24-25],峰位差为8.5 eV,这清楚地证明了SnO2-PC/CNT-LiF复合材料中存在SnO2图 4c为SnO2-PC/CNT-LiF的C1s XPS拟合谱图,该谱图可以拟合为2个峰,其中在284.4 eV处的峰对应于C—C/C=C,在285.3 eV处的峰对应于CNT中的烃和/或缺陷位点[21, 26],这说明复合材料中存在部分无定型碳。

    图 4

    图 4.  (a) SnO2-PC/CNT-LiF和SnO2-PC/CNT的XPS总谱图; SnO2-PC/CNT-LiF的(b) Sn3d和(c) C1s谱图
    Figure 4.  (a) XPS survey spectra of SnO2-PC/CNT-LiF and SnO2-PC/CNT; (b) Sn3d and (c) C1s spectra of SnO2-PC/CNT-LiF

    图 5a为在电压范围0~3.0 V、扫描速率0.1 mV· s-1的条件下,对SnO2-PC/CNT-LiF电池扫描5周的CV曲线。在第1周的正向扫描中,出现了位于0.68和1.0 V的2个明显的还原峰,0.68 V附近的还原峰对应于SEI膜的生成,而在随后的循环中消失,表明SEI膜的形成主要发生在首次循环中。在1.0 V附近的还原峰代表SnO2与锂离子的不可逆反应形成Sn和Li2O(SnO2+4Li++4e- → Sn+2Li2O),0.18 V附近的还原峰和0.5 V附近的氧化峰对应锂的合金和去合金化过程(Sn+xLi++xe- ⇌ LixSn (0 ≤ x ≤ 4.4)),在1.28 V附近出现的氧化峰为部分可逆反应形成的SnO2[27-29]。对比SnO2-PC/CNT-LiF和SnO2-PC/CNT电池的CV曲线(图 5b)可知,添加LiF的电极CV曲线重合度更高,说明在电极中LiF的掺杂能够增强SEI膜的稳定性,有效阻止电解液对SnO2-PC/CNT材料的过度分解,从而提升电极的电化学性能。图 5c为4种电池循环第2周的CV曲线对比图,与对照组电极相比,SnO2-PC/CNT-LiF电极的CV曲线具有较大的扫描区域,进一步证明SnO2-PC/CNT-LiF电极具有优异的电化学性能。

    图 5

    图 5.  (a) SnO2-PC/CNT-LiF电池的CV曲线; (b) SnO2-PC/CNT电池的CV曲线; (c) 电池循环第2周的CV曲线对比
    Figure 5.  (a) CV curves of SnO2-PC/CNT-LiF battery; (b) CV curves of SnO2-PC/CNT battery; (c) Comparison of CV curves of the batteries in the second cycle

    图 6a为SnO2-PC/CNT-LiF电池在不同循环圈数的充放电曲线。SnO2-PC/CNT-LiF电池在100 mA· g-1电流密度下具有优异的初始放电容量(1 881.74 mAh·g-1)和出色的库仑效率(90.12%),第2次的放电比容量达到1 501.79 mAh·g-1,10次循环后,比容量下降至1 313.42 mAh·g-1。将SnO2-PC/CNT-LiF电池与对照组电池的首次充放电性能进行比较(SnO2、SnO2/CNT、SnO2-PC/CNT、SnO2-PC/CNT-LiF的放电比容量分别为815.12、851.79、1 761.81和1 881.74 mAh·g-1),证明SnO2-PC/CNT-LiF电池具有优异的比容量和库仑效率(图 6b)。值得注意的是,SnO2-PC/CNT-LiF电池的首次不可逆容量远小于SnO2-PC/CNT电池,这归因于LiF的掺入对SEI膜形成所消耗的锂离子进行了补锂(LiF(s)→Li++F-,Li++e-+electrolyte→SEI (Li))[30],有效降低了电池的不可逆容量。

    图 6

    图 6.  SnO2-PC/CNT-LiF、SnO2-PC/CNT、SnO2/CNT、SnO2电池的充放电性能(100 mA·g-1)
    Figure 6.  Charging-discharging performance of SnO2-PC/CNT-LiF, SnO2-PC/CNT, SnO2/CNT, and SnO2 batteries (100 mA·g-1)

    图 7a为4种电池在不同倍率下的放电曲线。对比可知,SnO2-PC/CNT-LiF电池拥有优异的倍率性能, 放电比容量明显高于其他3种电池。SnO2-PC/CNT-LiF电池的比容量在100~500 mA·g-1的电流密度下分别为1 881.74、1 298.20、1 061.05、767.69和492.94 mAh·g-1。60次循环后,当电流密度下降至50 mA·g-1时,SnO2-PC/CNT-LiF的放电比容量为720.51 mAh·g-1。与对照组电池相比,SnO2-PC/CNT-LiF电池在一定程度上抑制了SnO2的团聚和粉化,提高了电池的循环性能和抗大电流冲击性。对比电池在100 mA·g-1电流密度下进行的长循环性能测试(图 7b)可知,SnO2电池和SnO2/CNT电池比容量迅速下降,这是因为SnO2在充放电时产生体积膨胀, 导致SnO2的团聚和粉化,降低电池中活性物质的含量,导致比容量的迅速下降。在40次循环之后SnO2电池和SnO2/CNT电池比容量分别降为51.23和76.21 mAh·g-1,而SnO2-PC/CNT电池前40个循环的比容量平稳下降,之后下降缓慢并保持在539.11 mAh·g-1左右,这是因为SnO2-PC/CNT电池中的PC/CNT材料具有丰富的多孔结构,能够在一定程度上抑制SnO2的体积膨胀。相比之下,SnO2-PC/CNT-LiF电池的性能更加优异, 在前25个循环中比容量以平稳速率下降,而后下降速率缓慢,100次循环后比容量仍然保持在745.11 mAh·g-1,库仑效率保持在95.1% 以上。可见LiF的掺杂能有效提高库仑效率和稳定锂的存储容量,使SnO2-PC/CNT-LiF电池获得更好的循环稳定性和抗电流冲击性。

    图 7

    图 7.  SnO2-PC/CNT-LiF、SnO2-PC/CNT、SnO2/CNT、SnO2电池的倍率性能(a)和循环性能(b)
    Figure 7.  Rate performance (a) and cycling performance (b) of SnO2-PC/CNT-LiF, SnO2-PC/CNT, SnO2/CNT, and SnO2 batteries

    为进一步证实上述结论,分别对循环100次前后的电池进行EIS测试,如图 8所示,起始点与高频区轴线的交点为欧姆电阻Rs,半圆通常表示电荷转移电阻RctCdl为双电层电容,CSEI为膜电容,RSEI为SEI膜电阻,低频范围的斜线表示锂离子在固相电极材料中的扩散电阻Zw[31]。通过EIS测试可以证实,Rct越大,测得的半圆半径就越大,循环前SnO2-PC/CNT-LiF电池的半圆半径最小,即Rct最小,为108.76 Ω(图 8a),证明LiF的掺杂能够有效降低电荷转移电阻,提高电极的电化学性能。100次循环后,SnO2和SnO2/CNT电池的Rct显著增大(图 8b),因为在充放电循环过程中SnO2颗粒晶格畸变产生的巨大应力,导致SnO2的团聚和粉化,降低了锂离子电池中活性物质的含量,阻碍了电化学反应的进行,增加了Rct。而SnO2-PC/CNT和SnO2-PC/CNT-LiF电池的Rct增幅较小,其中SnO2-PC/CNT-LiF电池的Rct仅为169.78 Ω。表明PC/CNT材料凭借丰富的孔隙结构对SnO2体积膨胀起到一定的抑制作用,提高了活性物质的利用率,而LiF的掺杂有助于降低Rct

    图 8

    图 8.  SnO2-PC/CNT-LiF、SnO2-PC/CNT、SnO2/CNT、SnO2电池在100次循环前(a)后(b)的交流阻抗和等效电路图
    Figure 8.  AC impedance and equivalent circuit diagrams of SnO2-PC/CNT-LiF, SnO2-PC/CNT, SnO2/CNT and SnO2 batteries before (a) and after (b) 100 cycles

    采用碳化方法制备PC/CNT材料,再同SnO2复合得到SnO2-PC/CNT材料。其中PC/CNT材料表现出优异的多孔结构,不仅具有高的SnO2负载量,而且在一定程度上抑制了SnO2的体积膨胀。此外,PC和CNT交联形成的三维结构网络能有效提高锂离子/电子传输速率,并且在电极中掺杂的LiF能够降低电极的电荷转移电阻,还能补充形成SEI膜时消耗的锂离子,降低不可逆容量,增强SEI膜的稳定性,有效阻止电解液对SnO2-PC/CNT材料的过度分解,提高电极的电化学性能。SnO2-PC/CNT-LiF电池具有出色的初始放电比容量(1 881.74 mAh·g-1),循环100次后,放电比容量仍然达到745.11 mAh·g-1以上,且库仑效率仍然保持在95.1% 以上。SnO2-PC/CNT-LiF电池的制备为锂离子电池的进一步发展提供了新的方案。


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  • 图 1  SnO2-PC/CNT材料的制备过程图

    Figure 1  Preparation process diagram of SnO2-PC/CNT materials

    图 2  (a) CNT材料的SEM图; (b) CNT材料的TEM图; (c、d) PC/CNT材料的SEM图; (e、f) SnO2-PC/CNT材料的SEM图; (g、h) SnO2-PC/CNT-LiF阳极的SEM图; (i) SnO2-PC/CNT-LiF阳极的EDS谱图; (j~l) SnO2-PC/CNT材料的TEM图

    Figure 2  (a) SEM images of CNT materials; (b) TEM images of CNT materials; (c, d) SEM images of PC/CNT materials; (e, f) SEM images of SnO2-PC/CNT materials; (g, h) SEM images of SnO2-PC/CNT-LiF anode; (i) EDS mappings of SnO 2-PC/CNT-LiF anode; (j~l) TEM images of SnO2-PC/CNT materials

    图 3  (a) PC/CNT和CNT材料的XRD图; (b) PC/CNT和CNT材料的拉曼图; (c) PC/CNT和CNT材料的氮气吸附-脱附曲线和孔径分布图; (d) PC/CNT和SnO2-PC/CNT的TGA曲线; (e) SnO2-PC/CNT-LiF材料的XRD图

    Figure 3  (a) XRD patterns of PC/CNT and CNT materials; (b) Raman spectra of PC/CNT and CNT materials; (c) Nitrogen adsorption-desorption isotherms and pore size distribution of PC/CNT and CNT materials; (d) TGA curves of PC/CNT and SnO2-PC/CNT; (e) XRD patterns of SnO2-PC/CNT-LiF materials

    图 4  (a) SnO2-PC/CNT-LiF和SnO2-PC/CNT的XPS总谱图; SnO2-PC/CNT-LiF的(b) Sn3d和(c) C1s谱图

    Figure 4  (a) XPS survey spectra of SnO2-PC/CNT-LiF and SnO2-PC/CNT; (b) Sn3d and (c) C1s spectra of SnO2-PC/CNT-LiF

    图 5  (a) SnO2-PC/CNT-LiF电池的CV曲线; (b) SnO2-PC/CNT电池的CV曲线; (c) 电池循环第2周的CV曲线对比

    Figure 5  (a) CV curves of SnO2-PC/CNT-LiF battery; (b) CV curves of SnO2-PC/CNT battery; (c) Comparison of CV curves of the batteries in the second cycle

    图 6  SnO2-PC/CNT-LiF、SnO2-PC/CNT、SnO2/CNT、SnO2电池的充放电性能(100 mA·g-1)

    Figure 6  Charging-discharging performance of SnO2-PC/CNT-LiF, SnO2-PC/CNT, SnO2/CNT, and SnO2 batteries (100 mA·g-1)

    图 7  SnO2-PC/CNT-LiF、SnO2-PC/CNT、SnO2/CNT、SnO2电池的倍率性能(a)和循环性能(b)

    Figure 7  Rate performance (a) and cycling performance (b) of SnO2-PC/CNT-LiF, SnO2-PC/CNT, SnO2/CNT, and SnO2 batteries

    图 8  SnO2-PC/CNT-LiF、SnO2-PC/CNT、SnO2/CNT、SnO2电池在100次循环前(a)后(b)的交流阻抗和等效电路图

    Figure 8  AC impedance and equivalent circuit diagrams of SnO2-PC/CNT-LiF, SnO2-PC/CNT, SnO2/CNT and SnO2 batteries before (a) and after (b) 100 cycles

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  • 发布日期:  2021-03-10
  • 收稿日期:  2020-09-16
  • 修回日期:  2021-01-07
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
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    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

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