Molekulare Ingenieurwissenschaften von monodispersen SnO2-Nanokristallen, die auf dotiertem Graphen mit Hochleistungs-Lithium/Natrium-Speichereigenschaften in Halb-/Vollzellen verankert sind

Zusammenfassung Die Herstellung von ultrasmall und hochgehaltigen SnO2-Nanokristallen, die auf dotiertem Graphen verankert sind, kann SnO2 mit überlegenen elektrochemischen Eigenschaften ausstatten. Hierbei wird eine effektive Strategie vorgeschlagen, die die molekulare Ingenieurwissenschaft einer Schicht-für-Schicht-Assemblierungstechnik umfasst, um SnO2-Nanokristalle homogen auf stickstoff-/schwefelcodotiertem Graphen (NSGS) zu verankern, welches als ein fortschrittliches Anodenmaterial in Lithium/Natrium-Ionen-Batterien (LIBs/SIBs) dient. Dank des neuartigen Designs und der spezifischen Struktur zeigt das optimierte NSGS für LIBs eine hohe Anfangskapazität (2123,9 mAh g −1 bei 0,1 A g −1), eine langfristige Zyklusleistung (nur 0,8 % Verlust nach 500 Zyklen) und eine gute Leistungsfähigkeit (477,4 mAh g −1 bei 5 A g −1). Darüber hinaus liefert das optimierte NSGS für SIBs ebenfalls eine hohe Anfangskapazität (791,7 mAh g −1 bei 0,1 A g −1) und eine hohe reversible Kapazität (180,2 mAh g −1 nach 500 Zyklen bei 0,5 A g −1). Währenddessen werden basierend auf der detaillierten Analyse der Phasenübergänge und der elektrochemischen Reaktionskinetik die Reaktionsmechanismen von NSGS in LIBs und SIBs sowie der Unterschied zwischen LIBs/SIBs klar dargestellt. Bemerkenswerterweise werden zur weiteren Erforschung der praktischen Anwendung auch Li/Na + Vollzellen assembled, indem der optimierte NSGS-Anode jeweils mit LiCoO2 und Na3V2(PO4)3/C-Kathoden gekoppelt wird.