Investigation des propriétés structurelles et électrochimiques des nanoparticules de SnO2 contrôlées par la taille

Quatre types de nanoparticules de SnO2 contrôlées par la taille ont été synthétisées par une méthode colloïdale pour étudier les propriétés structurelles et électrochimiques de diverses tailles de particules. Les échantillons ont été caractérisés par microscopie électronique à transmission (MET), diffraction des rayons X en poudre (DRX), spectroscopie photoélectronique par rayons X (XPS), structure électronique de fine absorption des rayons X près du seuil (NEXAFS) et mesures électrochimiques. Les analyses MET et DRX ont montré que les échantillons étaient bien dispersés avec un diamètre moyen de particule d’environ 20 nm (échantillon A), 11 nm (échantillon B), 5,6 nm (échantillon C) et 2,3 nm (échantillon D). Les analyses XPS des quatre échantillons de SnO2 contrôlés par la taille ont confirmé que l'état chimique du Sn était Sn4+, comme en témoignait la présence de SnO2, et non Sn2+ lié à Sn(OH)2. Les spectres NEXAFS de Sn des quatre échantillons indiquaient que les échantillons avaient une structure rutile tétraédrique et ne montraient aucun changement notable dans l'état d'oxydation des ions étain avec la diminution de la taille des particules, en bon accord avec l'analyse XPS. Les propriétés électrochimiques de l’insertion de lithium lors du premier cycle étaient différentes et variaient systématiquement avec un plateau à environ 0,8 V pour les quatre types d’échantillons. De plus, la taille optimale des particules pour améliorer l'insertion/extraction de lithium a été trouvée dans la plage d'environ 11 nm, parmi les quatre types de nanoparticules de SnO2 contrôlées par la taille. Lorsque la taille des particules diminuait de 11 nm à 5,6 et 2,3 nm, la performance diminuait inversement en raison de l'absence (ou de faibles quantités) de phase Li2O.