本文要点：

通过将Sn纳米颗粒封装在高导电性和坚固的石墨烯管中来轻松实现具有高重量和体积容量的锡阳极

成果简介

受微电子器件的尺寸以及电动汽车的空间的限制，对具有高体积能量密度的锂离子电池有巨大的需求。然而，当前的锂离子电池采用具有低抽头密度和重量分析能力的石墨基阳极，从而导致较差的体积性能指标。在这里，通过在机械坚固的石墨烯管中封装金属锡的纳米颗粒，显示出具有高体积和重量容量，高倍率性能和长循环寿命的锡阳极。与商用正极材料LiNi0.6Mn0.2CO0.2O2配对，全电池的重量和体积能量密度分别为WhKg-1和1,WhL-1，后者是基于石墨阳极的电池的两倍。这项工作为高能量密度锂离子电池的广泛应用提供了一条有效途径。

图文导读

图1：说明用于高性能阳极的Sn/DGT的合成的示意图。

图2：DGT和Sn/DGT的形态和结构。

图3：水在氮掺杂和未掺杂石墨烯管上的润湿过程以及双亲性对SnO2选择性生长的作用。

图4：Sn/DGT的电化学性能。

图5：在锂化-脱锂循环中Sn/DGT的原位TEM观察。

图6：将Sn/DGT用作商用电池的高性能阳极的可行性。

小结

本文开发了具有高重量和体积容量的锡阳极。这可以通过将Sn纳米颗粒（一种具有高重量和体积容量的金属）封装在高导电性和坚固的石墨烯管中来轻松实现。尽管Sn纳米粒子在循环过程中会发生很大的变化，但它们仍被石墨烯管限制，从而确保了出色的倍率性能和较长的循环寿命。同时，通过创建具有双亲性质的双石墨烯管，我们将电极中的游离Sn纳米颗粒的数量降至最低，这可能会导致从石墨烯管脱离后容量迅速衰减。该策略显着提高了LIB的重量能密度和体积能密度。采用这种锡阳极可以在当前市场上将LIB的体积能量密度提高一倍。同时，选择性增长策略可以扩展以合成各种功能材料，从而具有广泛的应用范围。

文献：