肖围教授课题组在《Journal of Colloid and Interface Science》上报道静电纺丝法制备Sn/C纤维复合负极材料新策略

内容简述：

近日，《胶体与界面科学》（J Colloid Inte Sci）发表了化学与环境工程学院肖围教授课题组的最新研究成果，报道了静电纺丝法制备Sn/C纤维复合负极材料的新策略。该研究采用静电纺丝技术结合热处理工艺，利用TiO₂纳米颗粒精心构筑了完整的纳米纤维网络结构，成功将SnSb合金颗粒均匀封装在导电互连的碳纳米纤维（CNFs）中，获得了电化学性能优异的锂离子电池复合负极材料。

论文题目为“Electrospinning fabrication of Sb-SnSb/TiO₂@CNFs composite nanofibers as high-performance anodes for lithium-ion batteries”，博士研究生辛玉为论文第一作者，肖围教授为论文通讯作者。

锂离子电池作为一种高效的储能装置，以其高功率密度、长寿命、无记忆效应等优点被广泛应用于便携式电子设备和电动汽车领域。然而，锂离子电池目前在电动汽车的续航里程和便携式电子产品的使用寿命方面面临着严重的困境。为了满足迫切的需求，有必要研究下一代负极材料，SnSb合金材料由于其高理论容量、高堆积密度和安全的热力学特性，已被预测为替代商业石墨负极的最有前途的候选材料之一。但是SnSb合金在充放电过程中伴随着巨大的体积膨胀（约为260%），导致电极活性物质粉碎、团聚，从而造成电极储锂比容量迅速衰减。因此，如何缓解SnSb合金颗粒体积变化、增强复合电极结构稳定性、提高材料储锂容量依然具有挑战性。

基于此，肖围教授课题组通过静电纺丝技术将SnSb合金、TiO₂纳米颗粒均匀封装在导电互连的CNFs基体中，制备出Sb-SnSb/TiO₂@CNFs复合负极材料。较高电子导电性的一维CNFs骨架有效地缓解了SnSb合金颗粒的体积膨胀效应，维持了材料的结构完整性。当TiO₂用量被精准控制在2 mmol时，Sb-SnSb/TiO₂@CNFs-2复合电极在100 mA/g下可提供1146.6 mAh/g的初始放电比容量，100次循环后其可逆放电比容量为580.4 mAh/g，此外，赝电容贡献优势明显，0.8 mV/s时赝电容贡献率为66.89%。该工作为静电纺丝法制备Sn/C纤维复合负极材料的实用性和进一步发展提供了新的参考、开辟了新的维度。

      该研究工作得到了国家自然科学基金、湖北省杰出青年基金、湖北省青年拔尖人才培养计划项目的支持。

图文摘要：

文章链接：https://doi.org/10.1016/j.jcis.2022.10.112