金属锡（Sn）具有很高的理论比容量（993 mAhg−1）和合适的低放电电压，是有前景的锂电池负极材料之一。然而，在实际应用中，伴随着Li+的嵌入和脱出，材料体积变化较大，Sn颗粒易破碎，导致电池循环容量衰减较快。将Sn颗粒减小到纳米尺寸，可以解决内部应变问题和延缓颗粒的破碎。除此之外，纳米结构可以**减小Li+的扩散长度，进而提高倍率性能。然而，由于Sn纳米颗粒的团聚和不稳定的SEI膜，在很多情况下，循环性能仍不理想。

用MnOX纳米线作为可去除的模板，将Sn纳米颗粒封装于非晶碳纳米管中(表示为Sn@aCNT，下同)。用作锂离子电池负极材料时，Sn@aCNT复合材料均匀分布且具有坚固的aCNT网络结构，表现出长久的循环稳定性和高倍率性能。当电流密度为0.2 A g−1时，100次循环后其比容量依然高达749 mA h g−1。重要的是，Sn@aCNT电极具有**的高倍率性能，在1.0 A g−1电流密度下，达到500次循环时，比容量为573 mA h g−1。就比容量、循环性能和倍率性能而言，Sn@aCNT的电化学性能是Sn基电极材料中较好的。

图文导读

图1 Sn@aCNT复合材料的形成示意图

MnOx纳米线被SnO2层和PDA(聚多巴胺)涂层不断地包裹。**SnO2纳米颗粒均匀地分布在PDA覆盖层下。选择性去除MnOx纳米线后，然后在还原性气氛中进行热处理，PDA涂层转变为非晶碳纳米管（aCNT），SnO2纳米颗粒被还原为相对均匀的Sn纳米颗粒(≈70 nm)，**形成Sn@aCNT混合结构。

图2 Sn@aCNT复合材料的测试与表征

a ：XRD图谱。所有的衍射峰都能归属于四方相Sn（JCPDS卡片No. 04-0673）。

b,c ：FESEM图像。碳纳米管的长度为1.8–3.8 μm，平均直径约为100nm，且具有光滑的表面。

d : TEM图像。Sn纳米颗粒被很好地封装于碳纳米管中，类似于豆荚状结构。

e : SAED图像。Sn@aCNT具有多晶结构。

f : TEM图像。Sn纳米颗粒的平均粒径约为70nm，管壁厚度约为20nm左右。

g : HRTEM图像。面间距0.29nm与四方相Sn（200）晶面的层间距一致。

h : STEM图像。     i：EDX图谱。

j，k，l：Sn@aCNT中C、O、Sn的元素映射图像。

沿着碳纳米管，Sn纳米颗粒分布在整个纳米管中，清晰地展示了相邻的Sn纳米颗粒之间的空隙。

图3 Sn@aCNT电极的电化学性能

a. Sn@aCNT电极**、二次循环的恒流充放电曲线，电流密度为2 Ag−1。

b. 电流密度为2 A g−1时，Sn@aCNT电极的循环性能。**次循环Sn@aCNT电极的放电比容量为1062 mA h g−1，100次循环后，放电比容量为749 mAh g−1，容量保存率71%。初始库伦效率63.2%，随后逐渐增加，稳定接近**。

c. Sn@aCNT电极的倍率性能。电流密度为2，0.5，1，2和5 A g−1时，平均比容量分别为962，831，746，602和377 mAhg−1。电流密度为1 Ag−1时，500次循环后，比容量为573 mA hg−1。

图4 100循环次后Sn@aCNT电极的测试与表征

a : TEM图像。   b: SAED图像。 c: 高倍率TEM图像。

d: HRTEM图像。 e: STEM图像。 f: EDX图谱。

g，h，i：100循环次后Sn@aCNT电极中C，O，Sn的元素映射图像。

100次循环后，非晶纳米Sn仍很好地包裹在碳纳米管中。

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以上内容来自齐岳小编zzj 2021.4.21