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Optimizing SnO2−x/Fe2O3 Hetero‐Nanocrystals Toward Rapid and Highly Reversible Lithium Storage

材料科学 纳米晶 电化学 氧化物 锂(药物) 空位缺陷 氧气 密度泛函理论 化学工程 纳米技术 电极 物理化学 结晶学 计算化学 化学 冶金 内分泌学 有机化学 工程类 医学
作者
Chen Hu,Ling Chen,Yanjie Hu,Aiping Chen,Long Chen,Hao Jiang,Chunzhong Li
出处
期刊:Small [Wiley]
卷期号:17 (49) 被引量:27
标识
DOI:10.1002/smll.202103532
摘要

Engineering oxygen vacancy and boosting Li2 O reversibility on oxides-based electrode are of significance but remains a challenge in high-power lithium-ion batteries. Herein, the heterogenous SnO2-x /Fe2 O3-y nanocrystals are demonstrated with tailorable x and y values enabled by a glucose-assisted spray combustion technique. Density functional theory calculations unveil the SnO2-x /Fe2 O3 with a maximum x value has the optimal electronic structure, the metallic Fe generated from Fe2 O3 can markedly reduce the free energy to break Li-O bonds for accelerating subsequent delithiation process of Li2 O. Consequently, the optimized SnO2-x /Fe2 O3 exhibits a remarkably enhanced electrochemical reversibility and reaction kinetics. After stabilized by reduced graphene oxide, the hybrid delivers a high reversible specific capacity of 1113 mAh g-1 with superior rate performance (474 mAh g-1 at 20 A g-1 ) and long cycle life (negligible loss after 500 cycles at 5 A g-1 ), the oxygen vacancy and microstructure are well-maintained after cycles. This work provides the possibilities for skillfully regulating oxygen vacancy and meantime enhancing Li2 O reversibility.
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