從便攜式智能設備到電動汽車，儲能設備的技術進步，突出了傳統儲能材料升級的緊迫性。這一迫切需求主要是由于尋求提高能源儲存解決方案的效率和性能，這對于支持日益依賴可再生能源和向更可持續的能源消費形式的過渡至關重要。然而，傳統石墨陽極的低容量阻礙了鋰離子電池（LIBs）所需的高容量，從而阻礙了其更廣泛的應用。

錫基材料，包括Sn、SnO₂、SnS₂和Sn₄P₃，因其顯著的理論容量和低成本而受到廣泛的關注。二硫化錫（SnS₂）是一種具有CdI₂晶格結構的層狀金屬硫化物，在方面表現突出。SnS₂的特點是其相對膨脹的層間間距為0.59 nm，與廣泛報道的石墨陽極材料相比，其層間空間更窄，約為0.34 nm。此外，與石墨陽極相比，SnS₂具有相當的更高的理論容量（≈1231mAhg^?1）。它表現出許多有利于儲能系統的特性，如無毒、高鋰存儲能力和可承受性。然而，與其低電導率和顯著體積變化相關的挑戰顯著降低了其可逆容量和速率性能，這表明需要進一步的研究和開發，以利用其在相關應用中的潛力。

為了克服這些挑戰，已經進行了廣泛的研究。例如，已經設計了各種SnS₂納米結構，如SnS₂納米管、SnS₂納米球、SnS₂夾層狀結構和SnS₂納米管。最近，Sun等人介紹了一種獨特的方法，將SnS₂納米顆粒封裝在氮摻雜的空心碳納米盒（SnS₂@C）中。然而，該過程所需的復雜模板和溶劑熱過程限制了其可伸縮性，而儲能性能，特別是循環穩定性，值得進一步提高。

本研究報告了一種創新的SnS₂基復合材料的成功制備，該復合材料具有蛋殼狀結構的氮摻雜碳涂層，稱為Eggshell SnS₂@NxC（ES-SnS₂@NxC）。這種新穎的結構，其中SnS₂作為被摻雜氮的碳殼包裹的核心，其特征是殼和核之間的空隙空間，對減緩體積膨脹至關重要。這種結構有助于保持復合材料的結構完整性，即使是在連續循環的應力下。碳基質中的氮增強了電導率，促進了更堅固和穩定的固體電解質間相（SEI）層的形成。實驗研究證實了SnS₂@NxC電極的電化學優勢，在0.5 A·g^?1條件下進行1000次循環后，其比容量為701.8 mAh·g^?1。

圖1  (a)?(b) ES-SnS₂復合材料的掃描電鏡圖像；(c)?(d) ES-SnS₂復合材料的TEM圖像；(e)?(f) ES-SnS₂@NxC復合材料的掃描電鏡圖像；(g)?(h) ES-SnS₂@NxC復合材料的TEM圖像；(i) ES-SnS₂@NxC復合材料中Sn、S、S、C和N的元素映射；(j)?(k) ES-SnS₂@NxC復合材料的SAED和HRTEM圖像

圖2  ES-SnS₂@NxC復合材料的XRD; (b) ES-SnS₂@NxC復合材料的拉曼光譜; (c) ES-SnS₂@NxC復合材料的TGA圖

圖3  ES-SnS₂@NxC復合材料的(a) XPS全譜和(b)?(e) Sn 3d、S 2p C 1s和N 1s

圖4  ES-SnS₂@NxC復合材料的(a) CV曲線；(b) 充放電曲線；(c) ES-SnS₂復合材料和ES-SnS₂@NxC復合材料的倍率性能；(d) ES-SnS₂復合材料和ES-SnS₂@NxC復合材料 0.5 A·g^?1電流密度下的循環性能；(e) ES-SnS₂復合材料@NxC復合材料和ES-SnS₂@NxC復合材料在循環前和50次循環后的奈奎斯特圖；(f) ES-SnS₂@NxC復合材料與其他復合材料材料的循環性能比較；(g)ES-SnS₂@NxC復合材料與其他復合材料材料的倍率性能比較；(h) ES-SnS₂@NxC復合材料在2 A·g^?1電流密度下的循環性能

圖5 (a) ES-SnS₂@NxC復合材料在不同掃描速率下的CV曲線；(b) 陽極峰和陰極峰的lgi和lgv圖之間的關系；(c) ES-SnS₂@NxC復合材料在不同掃描速率下的電容容量貢獻比

圖6  (a) ES-SnS₂@NxC復合材料和(b) ES-SnS₂復合材料在0.5 A·g^?1下進行50個循環后的SEM圖像，插圖顯示單個球的TEM圖像；(c) 循環后ES-SnS₂@NxC復合材料不同元素的EDS映射結果

第一作者：何震，男，江蘇科技大學材料科學與工程學院副教授，博士，碩士生導師，主要從事先進涂層材料、材料表面腐蝕與防護、鋰電池負極材料的研究工作。近年來主持參加科研項目2項。以第一或通訊作者在期刊上發表SCI論文5篇，授權專利8項。

通訊作者：王宇鑫，男，工學博士，教授，博士生導師，國際合作與交流處、港澳臺事務辦公室、海外教育學院負責人，主要從事金屬材料腐蝕與表面防護、新型金屬功能材料的研究工作。主持國家自然科學基金項目2項，科技部引智項目2項，江蘇省自然科學基金項目1項。以第一作者/通訊作者在Chemical Engineering Journal、Scripta Materialia等SCI雜志發表論文80余篇，授權發明專利15項。出版江蘇省重點教材《材料表面工程技術》，榮獲2022年度“中表鍍-安美特”優秀教師，指導學生獲得“互聯網+” 銀獎3項，銅獎4項和“挑戰杯”黑科技賽道二等獎1項。入選江蘇省特聘教授（2016）、江蘇省“六大人才高峰”高層次人才（2018），江蘇省科協“青年科技人才托舉工程”（2019）。申請獲批科技部引智項目3項，江蘇省自然科學基金面上項目1項，江蘇省科技廳外專百人項目1項。