上海市电力材料防护与新材料重点实验室彭怡婷博士在高能量锂离子电池负极材料方面取得重要进展，研究成果在Nature communications (2020)11:1374 (SCI一区，DOI: 10.1038/s41467-020-14859-z)以“Tin-graphene tubes as anodes for lithium-ion batteries with high volumetric and gravimetric energy densities”为题报道了这一最新研究成果。
该研究通过将高载量Sn纳米粒子封装在双性质结构的石墨烯管内(外层疏水、内层亲水)，避免Sn纳米粒子从导电网络中脱落，保证循环过程中的电极结构完整性，以及纳米粒子之间的电子传导通道，如图所示。零维Sn纳米粒子能够缩短锂离子扩散路径，减缓合金化过程中产生的机械应变从而使负极具有较高的体积能量密度918 mAh∙g-1（2532 mAh∙cm-3）、500次循环后可逆容量保持率大于95%的优异循环稳定性和20 A∙g-1的电流密度下表现出402 mAh∙g-1的超高倍率性能。进一步将Sn负极和NCM622组装成全电池时，则电池的能量密度高达598 Wh∙kg-1(体积能量密度1252Wh∙ L-1），相比与商业化石墨负极高出1.4倍（体积能量密度高出1.9倍）。该策略显著提高了锂离子电池的质量能量密度和体积能量密度，同时这种选择性生长策略可以扩展到合成多种功能材料，为高能量锂离子电池的应用开辟了一条崭新的路径。
该工作得到了美国加州大学洛杉矶分校卢云峰教授课题组和上海市电力材料防护与新材料重点实验室的支持。
环化学院 彭怡婷 供稿