可控合成带有缺陷的SnS及其全固态锂离子性能

随着锂离子电池的推广，传统锂离子电池，由于采用有机电解液，其安全问题受到越来越多的关注和担忧。全固态锂离子电池由于高安全性、高能量密度等优点被认为是具有潜力的常规锂离子电池的替代品。

其中，硫化物基固态电解质凭借着制备工艺简单、机械性能好、离子电导率高等优势是富有可产业化前景的固态电解质。然而，电极材料与固态电解质之间不匹配性限制了全固态锂离子电池的进一步发展。

在此，本论文发现SnS在碳热还原效应下会发生迁移，进而产生S缺陷。而S缺陷的产生有利于电极材料与固态电解质界面的稳定，从而获得了高性能的全固态锂离子电池。如图1所示，通过对比相同含碳量，不同温度下样品的元素分布图(1-SnS-400, 1-SnS-500和1-SnS-600)，可以发现随着温度的升高，SnS的收缩现象越明显。Sn元素的分布向内部迁移明显，从而产生了S 缺陷，说明制备温度的升高有利于缺陷的产生。而对比相同温度和不同含碳量的样品 (1-SnS-400和2-SnS-400)，可以发现，碳含量的增加也同样有助于缺陷的产生。将获得不同样品进行全固态锂离子电池的组装，研究结果表明：缺陷浓度的增加，有利于获得SnS与固态电解质之间稳定的电化学性能。因此，本篇中样品1-SnS-600和2-SnS-400的循环稳定性最好，即：缺陷的浓度增加有利于增强SnS与固态电解质之间的匹配性。当前对固态电解质与电极材料之间的匹配性问题还在探索当中。相比于常规锂离子电池，全固态锂离子已开发的负极材料很少。该项研究中对材料进行缺陷引入也为以后的电极材料设计提供一个思路。

图1. 不同温度下获得的SnS的EDS 和EELS谱图。

这一成果近期发表在Chemical Engineering Journal 上，文章的第一作者是福州大学博士研究生王建标。

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）：

Regulating the effects of SnS shrinkage in all-solid-state lithium-ion batteries with excellent electrochemical performance 

Jianbiao Wang, Jiajia Huang, Shuping Huang, Yuki Komine, Hiroo Notohara, Koki Urita, Isamu Moriguchi, Mingdeng Wei 

Chem. Eng. J., 2021, DOI: 10.1016/j.cej.2021.132424

魏明灯教授简介

魏明灯，福州大学化学学院教授。2000年获得日本国立长崎大学博士学位后，先后在日本东北大学、日本产业技术综合研究所(AIST)和日本学术振兴机构(JST)工作，2007年4月起就职于福州大学。

研究领域是面向能源的纳米材料的设计、合成、性能与应用研究。在国际学术期刊上发表SCI论文260余篇，包括以第一和通讯作者发表的Adv. Mater.、Nat. Commun., JACS、Adv. Funct. Mater.、Energy Environ. Sci.、Nano Energy、Small等国际期刊上发表英文SCI论文260多篇，他引8500多次，H指数50，拥有授权中国发明专利20多件。

http://chem.fzu.edu.cn/html/szdw/jsml/zgj/2017/07/10/fd58d41f-8ee4-4bde-b0ee-c5d0a9f321c5.html 

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