Closely packed Si@C and Sn@C nano-particles anchored by reduced graphene oxide sheet boosting anode

来源 :材料科学技术(英文版) | 被引量 : 0次 | 上传用户:bendanban
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Both silicon and tin are promising anodes for new generation lithium ion batteries due to high lithium storage capacities (theoretically 4200 mA h g-1 and 992 mA h g-1,respectively).However,their large volumetric expansions (both are above 300 %) usually lead to poor cycling stability.In this case,we synthesized closely packed Si@C and Sn@C nano-particles anchored by reduced graphene oxide (denoted as Si@C/Sn@C/rGO) by the way of solution impregnation and subsequent hydrogenation reduction.Sn particles with a diameter of 100 nm are coated by carbon and surrounded by Si@C particles around 40 nm in average diameter through the high-resolution transmission electron microscopy.Expansions of Si and Sn are alleviated by carbon shells,and reduced graphene oxide sheets accommodate their volume changes.The prepared Si@C/Sn@C/rGO electrode delivers an enhanced initial coulombic efficiency (78%),rate capability and greatly improved cycle stability (a high reversible capacity of nearly 1000 mA h g-1 is achieved after 300 cycles at a current density of 1000 mA g-1).It can be believed that packing Sn@C nano-particles with Si@C relieves the volume expansion of both and releases the expansion stresses.Sn@C particles enhance anode process kinetics by reducing charge transfer resistance and increasing lithium ion diffusion coefficient.The present work provides a viable strategy for facilely synthesizing silicon-tin-carbon composite anode with long life.
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