纳米氧化锡负极材料锂化反应机理的原位透射电镜研究

摘要

二氧化锡(SnO2)材料因具有储量丰富、理论容量高、嵌脱锂电位安全等一系列优点,在锂离子电池负极材料研究中受到广泛关注.然而,SnO2纳米材料在锂化反应过程中的机理,尤其是第一步转化反应是否可逆尚存在争议.本文利用常规水热法成功制备了平均粒径为4.4 nm的SnO2纳米颗粒,并在透射电子显微镜中构建了微型锂离子电池原型器件,对SnO2纳米颗粒在充放电过程中的微观形貌和物相演变进行原位表征.实验结果表明,SnO2纳米颗粒在嵌锂过程中率先生成了纳米尺寸的中间相Sn,随后发生了合金化反应转变为Li22Sn5相.脱锂反应后,Li22Sn5相转变为SnO2.分析认为,纳米晶界阻碍了Sn颗粒的聚集长大,使得Sn和Li2O能够充分接触,进而使脱锂反应能够完全进行,生成SnO2.研究结果对于如何提高SnO2基电极材料可逆比容量和循环性能具有一定的指导意义.