Caging tin oxide in three-dimensional graphene networks for superior volumetric lithium storage

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作者
Junwei Han,Debin Kong,Wei Lv,Dai‐Ming Tang,Daliang Han,Chao Zhang,Qiang Cai,Zhichang Xiao,Xinghao Zhang,Jing Xiao,Xinzi He,Feng‐Chun Hsia,Chen Zhang,Ying Tao,Dmitri Golberg,Feiyu Kang,Linjie Zhi,Quan‐Hong Yang
出处
期刊:Nature Communications [Nature Portfolio]
卷期号:9 (1) 被引量:242
标识
DOI:10.1038/s41467-017-02808-2
摘要

Tin and its compounds hold promise for the development of high-capacity anode materials that could replace graphitic carbon used in current lithium-ion batteries. However, the introduced porosity in current electrode designs to buffer the volume changes of active materials during cycling does not afford high volumetric performance. Here, we show a strategy leveraging a sulfur sacrificial agent for controlled utility of void space in a tin oxide/graphene composite anode. In a typical synthesis using the capillary drying of graphene hydrogels, sulfur is employed with hard tin oxide nanoparticles inside the contraction hydrogels. The resultant graphene-caged tin oxide delivers an ultrahigh volumetric capacity of 2123 mAh cm-3 together with good cycling stability. Our results suggest not only a conversion-type composite anode that allows for good electrochemical characteristics, but also a general synthetic means to engineering the packing density of graphene nanosheets for high energy storage capabilities in small volumes.

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