大連理工大學(xué)教授陸安慧課題組最近創(chuàng)新性地提出，采用無溶劑法以納米二元金屬氧化物（ZnSnO3）為前驅(qū)體，原位生長金屬有機骨架ZIF-8制備Sn@C復(fù)合材料。根據(jù)軟硬酸堿理論，2-甲基咪唑作為交界堿優(yōu)先與交界酸Zn2+結(jié)合生成ZIF-8，后續(xù)的熱解過程使ZIF-8轉(zhuǎn)變?yōu)楹膶?dǎo)電炭網(wǎng)絡(luò)，ZnSnO3炭熱還原為納米錫顆粒和單質(zhì)鋅，單質(zhì)鋅由于熔點較低在高溫下動態(tài)揮發(fā)創(chuàng)造出豐富的孔隙，有利于離子和電子的傳輸。

制備高能量密度和高功率密度兼?zhèn)涞匿囯x子電池電極材料是近年來的研究熱點。錫基材料由于其高比容量，被認為是很有潛力的可以替代傳統(tǒng)石墨負極的材料。但充放電過程中嚴重的體積膨脹導(dǎo)致電極粉化和顆粒團聚，從而導(dǎo)致容量迅速衰減和低的電導(dǎo)率。發(fā)展有效的電極材料制備方法，提高復(fù)合電極材料導(dǎo)電性是提高錫負極電化學(xué)性能的關(guān)鍵。

新的合成方法保證了復(fù)合材料中錫納米顆粒的高度分散，發(fā)達的孔隙結(jié)構(gòu)和高氮含量可有效緩解在嵌鋰過程中的體積膨脹并提高電導(dǎo)率。電池性能測試結(jié)果顯示，制備的Sn@C復(fù)合材料首次放電容量為1321 mA h g-1，首次庫倫效率高達80.1%。循環(huán)150次后容量保持為901 mA h g-1。此外，這種合成方法可以擴展到制備其他材料，同樣展現(xiàn)優(yōu)異的電化學(xué)性能。