由于塊體材料中離子/電子轉(zhuǎn)移動(dòng)力學(xué)遲緩以及活性材料碎裂，開(kāi)發(fā)具有超快充電和大量?jī)?chǔ)能的轉(zhuǎn)換型陽(yáng)極具有相當(dāng)大的挑戰(zhàn)性。

圖1.?材料制備及表征

南通大學(xué)葛明政、張偉、香港城市大學(xué)Dong Lv等結(jié)合靜電紡絲、碳化和硫化技術(shù)，開(kāi)發(fā)出了具有快速充電、大容量和長(zhǎng)壽命的中空多孔碳納米纖維包裹SnS₂納米片復(fù)合電極（SnS₂@N-HPCNFs）。

研究顯示，一維（1D）內(nèi)部中空空間容納了SnS₂納米片巨大的體積變化，而其表面的外部多孔性則促進(jìn)了離子的快速擴(kuò)散。同時(shí)，三維氮摻雜的碳納米纖維網(wǎng)絡(luò)不僅提供了快速的電子傳遞途徑，還減少了電荷載流子的傳輸載體，并增強(qiáng)了SnS₂@N-HPCNFs異質(zhì)界面對(duì)鋰離子的吸附。此外，少層SnS₂納米片還增強(qiáng)了反應(yīng)動(dòng)力學(xué)，并做出了贗電容貢獻(xiàn)。

圖2.?動(dòng)力學(xué)研究

因此，SnS₂@N-HPCNFs電極在0.1C時(shí)的比容量高達(dá)1935.50 mAh g^-1，在1C到 30C之間具有優(yōu)異的倍率能力；此外，它在30C（≈19.20 A g^-1）時(shí)具有289.6 mAh g^-1的超高倍率容量，并表現(xiàn)出卓越的循環(huán)穩(wěn)定性，即使在20C下循環(huán)3000次后，容量保持率仍高達(dá)84%，循環(huán)壽命長(zhǎng)達(dá)10000次。這項(xiàng)工作為構(gòu)建用于快速充電儲(chǔ)能設(shè)備的高離子/電子導(dǎo)電性電極提供了深刻的見(jiàn)解。

圖3.?SnS₂@N-HPCNFs電極的電化學(xué)性能研究

Fast Energy Storage of SnS2 Anode Nanoconfined in Hollow Porous Carbon Nanofibers for Lithium-Ion Batteries. Advanced Science 2023. DOI: 10.1002/advs.202306711