高性能リチウムイオン電池アノドのためのモノディスペルサーおよび無機的にキャップされたSnおよびSn/SnO2ナノ結晶
Kostiantyn Kravchyk1, Loredana Protesescu, Maryna I Bodnarchuk
1Institute of Inorganic Chemistry, Department of Chemistry and Applied Biosciences, ETH Zürich, CH-8093 Zürich, Switzerland.
Journal of the American Chemical Society
|February 19, 2013
まとめ
単分散性の高い亜鉛と亜鉛/亜鉛二酸化物のナノ結晶をリチウムイオン電池アノドのために合成した. これらの新しいナノ結晶は,優れたサイクル安定性と高い可逆リチウム貯蔵容量を示し,商用材料の性能を上回ります.
科学分野:
- 材料科学 材料科学とは
- 電気化学 電気化学について
- ナノテクノロジー ナノテクノロジー
背景:
- 先進的なアノド材料の開発は,リチウムイオン電池の性能を向上させるために不可欠です.
- 亜鉛 (Sn) と二酸化亜鉛 (SnO2) は,その高い理論的容量により,有望なアノド材料である.
- 安定したサイクルと高エネルギー密度の達成は,Snベースのアノドにとって依然として課題です.
研究 の 目的:
- 単分散性の高い亜鉛 (Sn) と亜鉛/亜鉛二酸化物 (Sn/SnO2) のナノ結晶を合成する.
- リチウムイオン電池の活性アノド材料としてのSn/SnO2ナノ結晶の電気化学性能を評価する.
- ナノ結晶のサイズと表面の変化がバッテリーの性能に与える影響を調査する.
主な方法:
- 調節可能なサイズ (9-23 nm) のモノディスパースコロイド Sn と Sn/SnO2 ナノ結晶の簡単な合成.
- 電子接続性を改善するために無機キャピングリガンドを用いたリガンド交換手順.
- リチウムの挿入/除去の安定性と容量を評価するために,ガルバノスタティックサイクルを含む電気化学測定を行う.
主要な成果:
- サイズ分布が10%未満の単分散性の高いSnとSn/SnO2ナノ結晶が得られました.
- 10nm Sn/SnO2ナノ結晶によるリチウム挿入/除去サイクルの高い安定性が実証されています.
- 高電流密度100サイクル後に700 mA h g ((-1) を超えるリチウムの可逆貯蔵容量を得ました.
結論:
- 合成されたSn/SnO2ナノ結晶は,高性能リチウムイオン電池アノドのための商用SnおよびSnO2粉末に有望な代替品を提供します.
- ナノクリスタル工学と表面改変は,伝統的なSnベースのアノド材料の限界を克服するための効果的な戦略です.
- 容易な合成と改善された電気化学性能は,次世代のエネルギー貯蔵装置のためのこれらのナノマテリアルの可能性を強調します.
