石墨层锚定MnS/SnS纳米复合材料在锂离子电池负极中的创新应用与性能研究

本研究通过水热法在泡沫镍基底上成功构建了CeO2@Co-Al LDH-NF无粘结剂电极材料，解决了传统电极材料因粘结剂和导电添加剂导致的离子/电子扩散效率低下问题。该材料展现出99.18%的库仑效率（3000次循环@20 mA·cm?2）和优异的循环稳定性，为新型储能器件开发提供了创新思路。

　　

随着全球能源结构向可再生能源转型，储能技术成为解决太阳能、风能间歇性问题的关键。然而，传统电极材料因需混合活性物质、粘结剂和导电添加剂，导致离子/电子传输效率受限，严重制约了储能器件性能。针对这一瓶颈，中南民族大学（South-Central Minzu University）的研究团队在《Journal of Energy Storage》发表创新成果，通过低维材料组装策略开发出具有突破性性能的新型电极。

研究采用水热合成法（hydrothermal method）在泡沫镍基底上依次生长一维CeO₂纳米棒和二维Co-Al层状双氢氧化物（LDH），形成独特的三维分级结构。通过X射线衍射（XRD）、场发射扫描电镜（FESEM）和聚焦离子束-扫描电镜（FIB-SEM）确认材料形貌与结构，并采用循环伏安（CV）、恒电流充放电（GCD）和电化学阻抗谱（EIS）系统评估电化学性能。

【材料与方法】
研究以泡沫镍为基底，通过分步水热法构建CeO₂@Co-Al LDH-NF复合材料。基底经盐酸和乙醇预处理后，先后在硝酸铈和钴铝前驱体溶液中反应，最终获得具有纳米棒-花瓣状分级结构的自支撑电极。

【表征结果】
XRD显示材料同时具备CeO₂（PDF #34-0394）和Co-Al LDH的特征峰。FESEM证实CeO₂纳米棒均匀嵌入LDH花瓣结构中，无团聚现象，这种独特形貌为离子/电子传输提供了高效通道。

【电化学性能】
在20 mA·cm^?2高电流密度下，电极经3000次循环后仍保持99.18%的库仑效率，能量密度达0.73 mAh·cm^?2（2.63 mWh·cm^?2）。相比传统粘结电极，该无粘结剂设计使电荷转移电阻降低约60%。

【结论】
该研究开创性地将不同维度材料（1D CeO₂与2D Co-Al LDH）集成于三维导电基底，通过结构协同效应显著提升储能性能。这种"纳米棒-花瓣"分级结构不仅增大了活性位点暴露面积，其自支撑特性更从根本上解决了传统电极的界面阻抗问题，为开发下一代高能量密度、长循环寿命储能器件提供了新范式。