氧化锡（SnO₂）负极材料的理论比容量是石墨材料的两倍多（782 vs 372 mAh g^-1），但由于其在锂化过程中的巨大体积膨胀，其潜在的应用受到了致命的打击。一种有效的解决方案是基于限制原理将SnO₂包裹在蛋黄壳等空心结构中。然而，由于活性物质的空间有限，这种空心电极的容量一直较低，严重限制了其商业价值。

近日，基于Kirkendall效应，四川大学刘文博副教授报道了巧妙地设计并制造了一种豆荚状Cu-SnO₂@CF电极，其中豆荚状的Cu-SnO₂由空心的SnO₂壳层作为“豆荚”，内部的Cu纳米颗粒作为“豌豆”。

文章要点

1）当独特的豆荚状Cu-SnO2@CF电极直接用作LIBs的无粘结剂集成负极时，其表现出优异的储锂性能，在1 mA cm^-2下循环200次后，首次可逆容量达到5.80 mAh cm^-2，循环稳定性良好，容量保持率为66.7%，库仑效率（CE）为100%。

2）豆荚状Cu-SnO₂@CF优异的电化学性能可以归因于以下几个方面。首先，“豆荚”内部充裕的空腔可以有效地容纳巨大的体积膨胀，并缓解反复去锂过程中的机械应变。其次，豆荚状Cu-SnO₂比表面积大的空心SnO₂具有更多的电化学活性中心和更少的空间限制，从而提高了储锂能力。第三，像豌豆一样分散在空心SnO₂中的Cu纳米颗粒形成了一个相互连接的内部导电网络，促进了电极内部的电子迁移。第四，在3D CF上原位生长的Cu-SnO₂具有良好的传质通道，与涂层电极相比，可以实现活性物质与衬底之间牢固的机械结合，并进一步避免了粘结剂和导电剂的使用，从而提高了结构稳定性和快速的离子传输。

这项工作对基于Kirkendall效应的新型空心结构高性能锂离子电池正极的原位合成具有重要的启示意义。

参考文献

Wenbo Liu, et al, In Situ Synthesis of the Peapod-Like Cu–SnO₂@Copper Foam as Anode with Excellent Cycle Stability and High Area Specific Capacity, Adv. Funct. Mater. 2021

DOI: 10.1002/adfm.202101999

https://doi.org/10.1002/adfm.202101999