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【24h】

Hierarchical Sulfur-Doped Graphene Foam Embedded with Sn Nanoparticles for Superior Lithium Storage in LiFSI-Based Electrolyte

机译：嵌入SN纳米粒子的等级硫掺杂石墨烯泡沫，用于Lifsi基电解质中的优质锂储存

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Lithium-ion batteries based on tin (Sn) anode have the advantage of high energy density at a reasonable cost. However, their commercialization suffers from rapid capacity fading caused by active material aggregation, huge volumetric change, and continuous formation/deformation of solid-electrolyte interphase (SEI). Herein, we report an anode made of nanosized metallic Sn particles embedded in a hierarchically porous sulfur-doped graphene foam (Sn@3DSG). In this design, the sulfur-doped graphene foam provides abundant active defect sites to facilitate the rapid lithium-ion diffusion from outside to inside the Sn nanoparticles. Meanwhile, the hierarchical pores resulting from the self-assembly of graphene and evaporation of nanosized metallic Zn provide sufficient space to hold the volumetric changes of Sn. Owing to these merits, the as-prepared Sn electrode exhibits an excellent lithiated capacity (1272 mA h g(-1) at 200 mA g(-1)) and high-rate performance (345 mA h g(-1) at 2000 mA g(-1)) in the LiFSI-based electrolyte. It is also discovered that a LiF-Li3N-rich SEI layer is formed on the surface of the Sn electrode in a LiFSI-based electrolyte, which is beneficial for enhancing the electrode's cycling stability. Our work shows great promise of composite Sn anodes for future high-energy-density lithium-ion batteries.
机译：基于TIN（SN）阳极的锂离子电池具有合理的成本具有高能量密度的优点。然而，他们的商业化患有由活性物质聚集，巨大的体积变化和固体电解质间（SEI）的连续形成/变形引起的快速容量衰落。在此，我们报告了由嵌入在分层多孔硫掺杂石墨烯泡沫（SN 3DSG）中的纳米化金属Sn颗粒制成的阳极。在这种设计中，硫掺杂的石墨烯泡沫提供丰富的活性缺陷位点，以促进来自外部到SN纳米颗粒内的快速锂离子扩散。同时，由石墨烯的自组装和纳米金属Zn的蒸发产生的分层孔提供足够的空间以保持Sn的体积变化。由于这些优点，AS制备的SN电极具有出色的锂化容量（1272mA Hg（-1），200mA g（-1）），高速性能（345 mA Hg（-1），2000 mA g （-1））在LIFSI基电解质中。还发现，在Lifsi基电解质中在Sn电极的表面上形成LiF-Li3N的Sei层，这是有利于提高电极的循环稳定性。我们的作品显示了复合SN阳极的高能量密度锂离子电池的高效许可。

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