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双掺杂策略提高氧化石墨烯二元复合材料的储锂性能

二元复合材料由于具有协同效应而受到广泛关注并被用作锂离子电池负极材料。然而,一部分复合材料,特别是石墨烯基类,其容量会随着电流密度增大而迅速衰减。为了解决这一问题,中山大学化学学院童叶翔教授(点击查看介绍)课题组利用最近利用SnO2@GO二元复合材料作为例子,运用硫-氟无机元素双掺杂的策略提高了这一复合材料的储锂性能。


实验结果表明,与空白SnO2@GO相比,改性后的SnO2@GO的储锂性能有了显著提高,并且在1.6 Ag-1的电流密度下,经历500圈循环比容量依然保持在405 mAhg-1。材料性能得到显著提高的原因在于,(1)F掺杂部分取代了SnO2里的O2-,提高了SnO2的导电性与抗腐蚀性;(2)S掺杂改变了材料的表面环境,加快了锂离子和电子的传输;(3)在表面形成的SnSX层与C-F键有着保护层的作用,限制材料体积膨胀与电解液渗透,防止了容量损失。与其它有关SnO2@GO复合材料的研究相比,双掺杂这一策略具有实验条件简便,原料常见通用,针对性强等优点。复合材料集合了各组分的优点,但各组分本质的不足依然难以克服。而掺杂是一个有效改变材料特性的方法,双掺杂或是多掺杂则可以针对各个组分的不足而改变复合材料特性。

改性前后的储锂性能对比


双掺杂策略反应过程


材料改性前后的充放电过程


这一成果近期发表在Journal of Materials Chemistry A上,并被选作热点论文,同时课题组应邀设计当期期刊的封面,文章的第一作者是中山大学博士研究生骆阳

当期期刊的封面图片


该论文作者为:Yang Luo, Dingding Yuan, Muhammad-Sadeeq Balogun, Hao Yang, Weitao Qiu, Jincheng Liu, Peng Liu, Yexiang Tong*

原文(扫描或长按二维码,识别后直达原文页面,或点此查看原文):

Dual doping strategy enhanced the lithium storage properties of graphene oxide binary composite

J. Mater. Chem. A, 2016, 4, 13431-13438, DOI: 10.1039/C6TA05511G


导师介绍

童叶翔教授

http://www.x-mol.com/university/faculty/15345


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