Steric-hindrance effect and self-sacrificing template behavior induced PDA@SnO2-QDs/N-doped carbon hollow nanospheres: Enhanced structural stability and reaction kinetics for long-cyclic Li-ion half/full batteries

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作者
Huihui Song,Kun Tian,Zhengyuan Fang,Chaohui Guan,Huiying Jiang,Minghua Lu,Minshu Zhang,Shuxin Zhuang,Hao Wu,Dong Wei,Xiaodan Li
出处
期刊:Journal of Colloid and Interface Science [Elsevier]
卷期号:631: 214-223 被引量:11
标识
DOI:10.1016/j.jcis.2022.11.035
摘要

Tin-based anode materials with high theoretical specific capacity are subject to huge volume expansion and poor reaction reversibility, leading to degradation of battery performance. Herein, the steric-hindrance effect and self-sacrificing template behavior of polydopamine were firstly developed to induce the formation of hollow nanospheres assembled by ultrafine SnO2 quantum dots (SnO2-QDs) and nitrogen-doped carbon (NC), containing residual polydopamine (PDA) cores. The PDA@SnO2-QDs/NC hollow nanospheres could effectively accommodate the volume expansion and maintain structural stability. More importantly, the PDA core could capture oxygen free radicals produced by the charge/discharge process and be involved in the evolution of the SEI layer, achieving enhanced electrochemical reaction kinetics. The optimized PDA@SnO2-QDs/NC anode shows a specific capacity of 898 mAh g−1 after 300 cycles at 0.3 A g−1, and scarcely capacity attenuation after 1500 cycles at 1 A g−1. The long-cyclic life is up to 3000 cycles at 3 A g−1. Even after 200 cycles, the anode in the PDA@SnO2-QDs/NC||LFP full battery gives a reversible capacity of 489 mAh g−1 at 0.3 A g−1, with a capacity retention of 77 %. This work casts new light on tin-based anode materials and interface optimization.

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