Chem. Eur. J. ：特殊p-n异质结构的SnS-SnO2@GO钠离子电池负极材料的电化学性能研究

随着中国对多元化储能的需求和双碳目标的提出，开发新能源储能材料迫在眉睫，钠离子电池因其资源丰富且分布均匀等特点而备受人们的关注。其中，SnO₂具有较高的理论容量、较低的电位平台和优良的安全性能，被认为是最有前途的钠离子电池负极材料之一。然而，它却面临着导电率较低和容量衰减较严重等一系列问题。克服上述问题的关键是如何在抑制负极材料的体积效应的同时提高其电导率。本工作旨在通过构建p-n异质结构和氧化石墨烯(GO)改性，改善SnO₂导电率低、体积膨胀率高的问题。具有p-n异质结构的SnS-SnO₂@GO通过其内部电场促进电荷转移和电化学可逆性来提高电导率。随后，采用GO作为SnS-SnO₂的导电衬底和保护膜，保护材料不与电解质直接接触，缓解材料体积膨胀，保证循环稳定性。同时，利用第一性原理对SnS、SnO₂、SnS-SnO₂和SnS-SnO₂@GO的能带结构和电荷态密度进行了模拟计算，并在相应的实际实验中进行了进一步的验证。

综合分析实验和计算结果，SnS-SnO₂@GO复合材料可以通过特殊的p-n异质结构和GO从而拥有优异的电化学性能。SnS-SnO₂@GO复合材料拥有较为优异的导电性能(Rct=36.23 Ω)，远低于SnO₂ (Rct=341.9 Ω)和SnS (Rct=240.7 Ω)，具有较高的初始库仑效率(65.71%)。值得注意的是，氧化石墨烯（GO）可以有效地缓解了负极材料的体积膨胀，在循环100次后，SnS-SnO₂@GO的容量依旧可以维持在384.7 mAh·g^-1。本工作有望为结合异质结构和氧化石墨烯改性改善钠离子电池负极材料的电荷转移动力学和循环稳定性提供一个有前景的方向，也为开发钠离子电池负极材料提供一种具有参考价值的策略。

论文信息

SnS−SnO₂ Heterostructures Anchored on GO as a High-Performance Anode for Sodium Ion BatteryProf. Qian Li, Fuyuan Yu, Prof. Yaru Cui, Prof. Juan Wang, Yan Zhao, Prof. Jianhong Peng

Chemistry – A European Journal

DOI: 10.1002/chem.202300009