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High lithium anodic performance of reduced Sn particles on Co metal-organic frameworks for lithium-ion batteries with a long-cycle life
Composites Part B: Engineering ( IF 12.7 ) Pub Date : 2020-03-30 , DOI: 10.1016/j.compositesb.2020.108008
Hamed Pourfarzad , Mehdi Shabani-Nooshabadi , Mohammad Reza Ganjali

In recent years, lithium-ion batteries (LIBs) have become the battery technology of choice for portable devices, electric vehicles and grid storage due to their superior electrochemical performance and portability. Despite the successful commercialization of lithium-ion batteries in portable electronic devices, intensive research on high-energy density anode materials for lithium ion batteries is still ongoing to meet the ever-increasing high energy demand for upcoming advanced self-powering smart portable electronics and large-scale applications ranging from electric vehicles to power grids. In this regard, Surfactant-assisted cobalt metal-organic framework is synthesized through a solvo-thermal method and after Sn deposition uses as an anode in lithium-ion batteries. Using PEG400 resulted in a MOF with different trigonal (rhombohedral) lattice while a monoclinic structure is obtained when no surfactant is used. The presence of PEG400 polymeric surfactant with its role of orientation leads to the creation of special structural order and creates an array of structural units with a trigonal network (rhombone), which is completely different from the composition, creates in the same synthesis conditions with monoclinic structure. Different electrochemical behavior toward lithium insertion/extraction is attributed to different atomic packing factor. The trigonal structure synthesized at the presence of PEG400 shows better electrochemical performance compared to MOF1 at the absence of surfactant. Discharging capacity of the trigonal structure in the first cycle is about 615 mA h.gr−1, which is increased by 3% in the second cycle and reaches 634 mAhgr−1. Also, the amount of discharging capacity in 207 cycles is reduced to about 400 mAhgr−1, which results in approximately twice the electrochemical performance of the pure tin and tin-cobalt alloy synthesized anodes by the electrochemical method and also indicates superior electrochemical performance in comparison with common graphite anodes.



中文翻译:

锂离子电池钴金属有机骨架上还原锡颗粒的高锂阳极性能,循环寿命长

近年来,锂离子电池(LIB)由于其出色的电化学性能和便携性,已成为便携式设备,电动汽车和电网存储的首选电池技术。尽管便携式电子设备中的锂离子电池已成功商业化,但仍在不断进行锂离子电池高能密度阳极材料的深入研究,以满足对即将到来的先进自供电智能便携式电子产品和大型电子设备不断增长的高能量需求。从电动汽车到电网的大规模应用。在这方面,表面活性剂辅助的钴金属有机骨架是通过溶剂热法合成的,并且在锡沉积用作锂离子电池的阳极之后。使用PEG400会产生具有不同三角(菱形)晶格的MOF,而当不使用表面活性剂时会获得单斜晶结构。具有定向作用的PEG400聚合物表面活性剂的存在会导致形成特殊的结构顺序,并形成具有与组成完全不同的三角网络(菱形)的结构单元阵列,并在相同的合成条件下以单斜晶产生结构体。锂插入/拔出的不同电化学行为归因于不同的原子堆积因子。与不存在表面活性剂的MOF1相比,在PEG400存在下合成的三角结构显示出更好的电化学性能。在第一个循环中三角结构的放电容量约为615 mA h.gr 具有定向作用的PEG400聚合物表面活性剂的存在会导致形成特殊的结构顺序,并形成具有与组成完全不同的三角网络(菱形)的结构单元阵列,并在相同的合成条件下以单斜晶产生结构体。锂插入/拔出的不同电化学行为归因于不同的原子堆积因子。与不存在表面活性剂的MOF1相比,在PEG400存在下合成的三角结构显示出更好的电化学性能。在第一个循环中三角结构的放电容量约为615 mA h.gr 具有定向作用的PEG400聚合物表面活性剂的存在会导致形成特殊的结构顺序,并形成具有与组成完全不同的三角网络(菱形)的结构单元阵列,并在相同的合成条件下以单斜晶产生结构体。锂插入/拔出的不同电化学行为归因于不同的原子堆积因子。与不存在表面活性剂的MOF1相比,在PEG400存在下合成的三角结构显示出更好的电化学性能。在第一个循环中三角结构的放电容量约为615 mA h.gr 在相同的合成条件下产生单斜结构。锂插入/拔出的不同电化学行为归因于不同的原子堆积因子。与不存在表面活性剂的MOF1相比,在PEG400存在下合成的三角结构显示出更好的电化学性能。在第一个循环中三角结构的放电容量约为615 mA h.gr 在相同的合成条件下产生单斜结构。锂插入/拔出的不同电化学行为归因于不同的原子堆积因子。与不存在表面活性剂的MOF1相比,在PEG400存在下合成的三角结构显示出更好的电化学性能。在第一个循环中三角结构的放电容量约为615 mA h.gr-1,在第二个周期中增加了3%,​​达到634 mAhgr -1。另外,在207个循环中的放电容量降低到约400mAhgr -1,这导致纯锡和锡-钴合金合成阳极通过电化学方法的电化学性能大约是两倍,并且还表明相比而言优越的电化学性能。与普通的石墨阳极。

更新日期:2020-03-30
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