“Mobius strip-like” FeSn alloy: A novel highly-distorted 3D hierarchical porous anode for ultrafast and stable Li storage

材料科学 阳极 多孔性 合金 电解质 化学工程 纳米孔 微型多孔材料 电化学 锂(药物) 复合材料 纳米技术 冶金 物理化学 电极 化学 内分泌学 工程类 医学
作者
Huanyan Liu,Jizhou Zhang,Xiang Peng,Shichao Zhang,San‐Qiang Shi,Wenbo Liu
出处
期刊:Energy Storage Materials [Elsevier BV]
卷期号:66: 103234-103234 被引量:14
标识
DOI:10.1016/j.ensm.2024.103234
摘要

Tin provides high specific capacity (994 mAh g−1) by forming Li4.4Sn in lithium-ion batteries (LIBs) yet exhibits poor electrochemical stability. Inspired by the miraculous "Mobius strip" with superior stress-relieving effect in the developable surface, herein, through a facile dealloying and sol-gel pyrolysis method, a "Mobius strip-like" highly-distorted C-wrapped 3D hierarchical porous FeSn integrated anode (HD-3D-HP FeSn@C) is initially designed and utilized to relieve the mechanical stress in Sn-based anode generated during lithiation-delithiation. The anodes are characteristic of highly-distorted bimodal pore-size distribution composed of microporous architecture and homogeneous nanopores on pore walls on the developable surface, which contribute to effective stress relief and rapid mass transfer. Moreover, the wrapped-C is of great significance for maintaining the anode structure and improving the stability of solid electrolyte interface (SEI). Therefore, the HD-3D-HP FeSn@C anodes display the ultrafast Li storage properties with high rate capability (0.23 mAh cm−2 at 10 mA cm−2) and good cycling stability (68.89 % of capacity retention after 1000 cycles at 1 mA cm−2, only ∼0.03 % capacity decay per cycle). This work provides a novel and universal anode design philosophy towards high-performance LIBs, which may shed light on the evolution of other secondary batteries beyond alkali metal batteries.

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