中國臺灣地區(qū)清華大學(xué)的研究人員于2010年8月16日宣布，合成了用碳層覆蓋的錫氧化物(SnO2)空心納米球，可用作鋰離子的負(fù)極材料。

    在SnO2厚度中的空心納米球為15 nm，在5次循環(huán)后顯示出可逆能力為500 mAhg-1。該成果己在美國化學(xué)學(xué)會《物理化學(xué)雜志C（Journal of Physical Chemistry C）》上。研究團隊表示，其有極好的性能與超薄SnO2殼和碳層相維系，它可使體積改變，并可防止錫顆粒在循環(huán)過程中的凝聚。

    該材料的電化學(xué)性能由于釆用中空結(jié)構(gòu)而顯著改善，并受到SnO2殼體厚度的很大影響。

    錫是有希望考慮作為高能力陽極材料的元素之一，這是基于它有較高的理論能力、有較高的鋰堆積密度和較高的工作電壓。然而，在循環(huán)時錫會有較大的體積膨脹和收縮，最終使錫金屬成粒并限制了陽極的循環(huán)使用壽命。

    解決方案是制備錫氧化物材料，并設(shè)計空心結(jié)構(gòu)材料，從而得以解決。研究表明，同軸SnO2 @納米空心球有高度可逆的鋰存儲能力。研究團隊已開發(fā)出帶有不同SnO2殼厚度的碳包復(fù)SnO2空心球。SnO2納米球釆用葡萄糖和SnCl2溶液在水熱環(huán)境和煅燒條件下進行合成。然后通過水熱處理葡萄糖溶液使碳層被沉積。SnO2殼體在空心結(jié)構(gòu)中的厚度可通過改變SnCl2涂復(fù)溶液的濃度予以調(diào)整。在0.1 and 1 M SnCl2涂復(fù)溶液中 SnO2的厚度分別為15和60nm。見圖1在溶液熱合成中制取的碳包覆SnO2空心納米球具有不同的SnO2厚度。



圖1.  在溶液熱合成中制取的碳包覆SnO2空心納米球具有不同的SnO2厚度