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鋰離子電池（LIB）是當前主要儲能裝置的產品之一， 除了廣泛用于消費類電子產品和電動汽車，也有望為軍用電子和民用設備提供服務。錫基材料具有低成本和高能量密度等特點，作為高容量和長循環壽命的鋰離子電池負極材料受到越來越多的關注。然而，其在鋰離子嵌入/脫出過程中發生較大的結構變化，導致電池的整體性能衰減。
近日，廈門大學郭航教授課題組設計了一種簡便的水熱法來制備超細納米結構的Mo摻雜SnO2。作為LIB負極材料，合成的化合物表現出優異的循環性能和倍率性能。PVAc為分散劑，通過靜電紡絲和碳化過程，Mo摻雜的SnO2粉末分散在碳納米纖維構建了自支撐電極材料(SMCNFs)。Mo摻雜的SnO2 NP均勻分散在碳納米纖維中，在其周圍形成空隙，有助于緩沖充電/放電過程中的體積膨脹。自支撐納米纖維直接用作LIBs負極而不添加聚合物粘合劑、導電劑以及集流體，其表現出優異的長周期循環性能。相關研究成果發表于Nanoscale, doi:10.1039/c8nr01195h。
圖1 Mo摻雜SnO2 NP和SMCNF合成過程示意圖。
圖2 (a) Mo摻雜的SnO2 和SnO2 納米顆粒的XRD圖; (b) Mo摻雜SnO2的Mo3d的高分辨率XPS光譜; Mo摻雜的SnO2的(c) HR-TEM圖像和(d) TEM圖像；(e-f) 分別為Sn、O和Mo的元素分布圖。
圖3 (a) Mo摻雜SnO2的電極前三次循環CV圖，電壓為0.005至3.0V，掃描速率為0.5mV s-1; (b) Mo摻雜SnO2電極的第1、100、200、300、400和500充電/放電曲線 ; (c) SnO2和Mo摻雜的SnO2電極的長周期循環性能; (d) Mo摻雜SnO2電極倍率性能; （e) SnO2 和Mo摻雜的SnO2 電極阻抗圖。
圖4 (a) SMCNFs負極的XRD圖譜; (b-c) SMCNF的SEM圖像和截面SEM圖像; (d-e) SMCNF中相應的C、Sn、Mo和O元素EDS圖; (f) CNF和SMCNF樣品的拉曼光譜。
圖5 (a) SMCNF電極的前5個循環的循環伏安圖; (b) 電流密度為0.5 A g-1時SMCNF電極的比容量；SMCNF、SCNF和CNF(c) 0.5 A g-1的循環性能和(d) 倍率性能測試; 在(e)1個循環后和(f) 130個循環后的SMCNF電極的SEM圖像。
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