在具有前景的高容量负极材料中,二氧化锡(SnO2)是一种经典而重要的候选材料,其涉及到锂的转化和合金化反应。但由于转换反应的可逆性较差,导致电极较低的初始库仑效率(ICE,~60%),低可逆容量和较差的循环稳定性。
近日,华南理工大学朱敏教授,胡仁宗教授,厦门大学吴顺情教授报道了通过精心设计SnO2-Mo的界面结构,多层Mo/SnO2/Mo电极实现了突破性综合性能,具有高达92.6%的平均ICE,1067 mA h g-1的大容量, 700次循环后保持100%的容量。此外,在软包Mo/SnO2/Mo||Li半电池和Mo/SnO2/Mo||LiFePO4全电池中也可以实现高容量保持率。
文章要点
1)研究发现,SnO2和Mo之间的氧原子再分配导致的非晶态SnO2/Mo界面能够精确地调节多层膜的可逆容量和循环稳定性,而电极的稳定容量随界面密度呈抛物线分布。
2)理论计算和原位实验研究清晰地表明,氧在SnO2/Mo异质界面中的重分布通过诱导内建电场促进Li离子输运动力学,提高了SnO2反应的可逆性。
这项工作为金属氧化物混合电极的界面性能关系提供了新的认识,并为开发高性能锂离子电池提供了关键指导。
参考文献
Xuexia Lan, et al, Boosting reversibility and stability of Li storage in SnO2-Mo multilayers: Introduction of interfacial oxygen redistribution, Adv. Mater. 2021
DOI: 10.1002/adma.202106366
https://doi.org/10.1002/adma.202106366