硼氮共掺杂石墨纳米管封装中空过渡金属氧化物(TMO)纳米颗粒(NPs)高性能锂离子电池负极

jinguizi

       过渡金属氧化物纳米颗粒(TMO-NPs)由于其理论容量高，是用于锂离子电池的电极材料之一，但其具有导电性差、稳定性低、充电/放电过程中体积变化较大以及与电解液形成厚的固态电解质界面(SEI)等缺点，使得其实际容量较低，容量衰减迅速，限制了其商业化。研究人员一直致力于通过形态控制和碳涂覆来优化TMO-NPs的性能。以蛋黄-蛋壳纳米结构作为负极材料，能够解决体积变化大、电导率低、锂离子传输/扩散路径短带来的问题。

       近日，北京大学郭少军教授、邹如强研究员(共同通讯作者)等报道了一种通过结合热解和氧化的方法将中空过渡金属氧化物(TMO)纳米颗粒(NPs)封装到硼氮共掺杂石墨纳米管(TMO@BNG(TMO = CoO、Ni2O3和Mn3O4)的通用策略，并在Adv. Mater.上发表了题为“A Universal Strategy for Hollow Metal Oxide Nanoparticles Encapsulated into B/N Co-Doped Graphitic Nanotubes as High-Performance Lithium-Ion Battery Anodes”的研究论文。上述TMO@BNG具有TMO依赖的储锂性能，CoO@BNG纳米管具有很高的储锂容量(96 mA·g-1电流密度下1554 mAh·g-1)，良好的倍率性能(1.75 A·g-1下410 mAh·g-1)和高稳定性(480周期后保留几乎96%存储容量)。该工作突出了将薄壁中空TMO NPs引入具有大表面积的BNG对于增强LIBs的存储容量、倍率性能以及循环稳定性的重要性。