D полые наноструктуры

Помимо представленных выше материалов 1D и 2D на основе SnO2 изготавливались пористые трехмерные материалы. Среди них были синтезированы полые и пористые нано- и микросферы , а также трехмерные упорядоченные макропористые структуры. Эти материалы обладали структурной гибкостью, позволяющей противодействовать быстрому размельчению анода за счет изменений объема, вызванных циклированием.
Многообещающий путь синтеза был представлен Ли и соавторами, которые использовали отрицательно заряженные углеродистые микросферы, полученные гидротермальным методом: у которых электростатически связывали ионы Sn 4+ на их поверхности . После прокаливания на воздухе с одновременным удалением шаблона были получены полые гантели в форме микросфер размером несколько микрометров .
Электрохимические измерения показывают очень высокую и обратимую способность лития-иона сохранять емкость около 1000 мАч г -1 (≈ 1750 мАч г -1 в первом цикле разряда), который сохраняется после 100 циклов. Способность полых сферических структур эффективно предотвращать изменения объема и обеспечивать высокоскоростное применение отражается в гальваностатических измерениях заряда / разряда со скоростями до 1600 мА г -1 и результирующей емкостью более 500 мАч г -1 .
1.3 Легированные SnO2 аноды ЛИА
Элементное легирование является известным подходом для оптимизации электрохимических характеристик электродов на основе SnO2. Легирование может привести к значительному увеличению электронной проводимости, что благоприятно сказывается на работе электрода.
В последние годы в литературе было предложено множество легирующих переходных металлов для SnO2; их можно разделить на две группы: окислительно-восстановительные и активные элементы.
Недавние исследования показывают, что улучшение характеристик легированных оксидов олова обусловлено увеличением проводимости активного материала, вызванной дополнительной перколяцией заряда, обеспечиваемой сеткой ионов переходного металла в структуре SnO2

. Помимо повышения электропроводности, обсуждается каталитическое влияние ионов переходных металлов на разложение фазы Li 2 O; это дополнительно способствует обратимой реакции конверсии .
Окислительно-восстановительные присадки включают марганец, железо, сурьму, кобальт, никель, медь, цинк и молибден .
Авторы работы сравнивали наночастицы SnO2, легированные Co, Mg и Zn. Соединения были получены золь-гель синтезом с этиленгликолем, диметиловым эфиром и лимонной кислотой. Они обнаружили, что легирование кобальтом привело к превосходным электрохимическим характеристикам. Электроды, легированные примесью, обеспечивают удельную емкость 573 мАч г -1, по сравнению с 330 мАч г -1 для нелегированного образца, после 50 циклов при 60 мА г -1. Они объяснили это структурной стабильностью и интерметаллическими взаимодействиями Co − Sn.
Не только природа легирующей примеси, но и степень легирования сильно влияют на электрохимические характеристики, что было изучено Ма и др. . Авторы сравнивали чистый SnO2 с легированным Co - SnO2 с концентрациями кобальта 5, 10 и 15 %. Они обнаружили, что размер частиц уменьшался с увеличением концентрации легирующей примеси. Отношение легирующей примеси 10% (Sn 0,9. Co 0,10 O 2) обеспечило наилучшую стабильность при циклировании из четырех исследованных материалов. После 50 циклов при 0,1 А г -1 , удельная емкость 493 мАч г -1 была получена для образца Sn0,9 Co 0,10 O2. по сравнению с 242, 464 и 476 мАч г -1 для SnO2, Sn 0,85 Co 0,15 O2 и Sn0,95Co0,05O2 соответственно .
1.4 SnO2 - композитные аноды ЛИА
Использование SnO2 вместе с углеродистым материалом положительно влияет на электрохимические характеристики