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激光热解法制备氮掺杂SnO2纳米颗粒在高性能锂离子电池负极方面的应用
制备具有高容量、长寿命、大倍率性能的电极材料是发展高性能锂离子电池的关键所在。目前，商品化锂离子电池的负极材料是石墨，其理论比容量只有372 mAh•g-1，无法满足下一代锂离子电池的发展需求。利用高理论比容量的金属氧化物作为负极材料是近年来的研究热点。然而，这类材料普遍存在着导电性差以及充放电过程中体积变化大等问题，导致其在循环过程中发生团聚、粉碎，从而破坏电极结构，引起容量快速衰减。因此，发展新型的电极材料制备方法，合理设计并调控金属氧化物电极的结构，是制备高性能锂离子电池负极材料的关键。
最近，新加坡南洋理工大学徐梽川（点击查看介绍）课题组通过激光诱导热解法直接合成出氮掺杂的SnO2纳米颗粒，该纳米颗粒可作为优异的锂离子电池负极材料。通过对比不同氮掺杂样品的电化学性能，氮含量为3%的SnO2纳米颗粒表现出较高的比容量、良好的循环稳定性和优异的倍率性能。在1.4 A•g-1的电流密度下，该样品经过500次循环后比容量仍然稳定在1192 mAh•g-1。即使在10 A•g-1的大电流密度下，比容量仍高达522 mAh•g-1。此外，该论文还利用同步辐射X射线吸收光谱来研究不同充放电状态下Sn的化学态变化，并检测掺杂氮的位置和作用。其结果表明氮掺杂SnO2的优异倍率性能和循环性能主要来源于充放电过程中能够稳定存在的Sn-N键。此项研究为制备高性能的掺杂纳米结构提供了全新的思路，可促进下一代锂离子电池的研究和应用，相关工作发表在《Advanced Materials》杂志上。
该论文作者为：Luyuan Paul Wang, Yann Leconte, Zhenxing Feng, Chao Wei, Yi Zhao, Qing Ma, Wenqian Xu, Samantha Bourrioux, Philippe Azais, Madhavi Srinivasan, Zhichuan J. Xu
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）：
Novel Preparation of N-Doped SnO2 Nanoparticles via Laser-Assisted Pyrolysis: Demonstration of Exceptional Lithium Storage Properties
Adv. Mater., 2017, DOI: 10.1002/adma.201603286
导师介绍
徐梽川
http://www.x-mol.com/university/faculty/38302