从便携式智能设备到电动汽车，储能设备的技术进步，突出了传统储能材料升级的紧迫性。这一迫切需求主要是由于寻求提高能源储存解决方案的效率和性能，这对于支持日益依赖可再生能源和向更可持续的能源消费形式的过渡至关重要。然而，传统石墨阳极的低容量阻碍了锂离子电池（LIBs）所需的高容量，从而阻碍了其更广泛的应用。

锡基材料，包括Sn、SnO₂、SnS₂和Sn₄P₃，因其显著的理论容量和低成本而受到广泛的关注。二硫化锡（SnS₂）是一种具有CdI₂晶格结构的层状金属硫化物，在方面表现突出。SnS₂的特点是其相对膨胀的层间间距为0.59 nm，与广泛报道的石墨阳极材料相比，其层间空间更窄，约为0.34 nm。此外，与石墨阳极相比，SnS₂具有相当的更高的理论容量（≈1231mAhg⁻¹）。它表现出许多有利于储能系统的特性，如无毒、高锂存储能力和可承受性。然而，与其低电导率和显著体积变化相关的挑战显著降低了其可逆容量和速率性能，这表明需要进一步的研究和开发，以利用其在相关应用中的潜力。

为了克服这些挑战，已经进行了广泛的研究。例如，已经设计了各种SnS₂纳米结构，如SnS₂纳米管、SnS₂纳米球、SnS₂夹层状结构和SnS₂纳米管。最近，Sun等人介绍了一种独特的方法，将SnS₂纳米颗粒封装在氮掺杂的空心碳纳米盒（SnS₂@C）中。然而，该过程所需的复杂模板和溶剂热过程限制了其可伸缩性，而储能性能，特别是循环稳定性，值得进一步提高。

本研究报告了一种创新的SnS₂基复合材料的成功制备，该复合材料具有蛋壳状结构的氮掺杂碳涂层，称为Eggshell SnS₂@NxC（ES-SnS₂@NxC）。这种新颖的结构，其中SnS₂作为被掺杂氮的碳壳包裹的核心，其特征是壳和核之间的空隙空间，对减缓体积膨胀至关重要。这种结构有助于保持复合材料的结构完整性，即使是在连续循环的应力下。碳基质中的氮增强了电导率，促进了更坚固和稳定的固体电解质间相（SEI）层的形成。实验研究证实了SnS₂@NxC电极的电化学优势，在0.5 A·g⁻¹条件下进行1000次循环后，其比容量为701.8 mAh·g⁻¹。

图1  (a)−(b) ES-SnS₂复合材料的扫描电镜图像；(c)−(d) ES-SnS₂复合材料的TEM图像；(e)−(f) ES-SnS₂@NxC复合材料的扫描电镜图像；(g)−(h) ES-SnS₂@NxC复合材料的TEM图像；(i) ES-SnS₂@NxC复合材料中Sn、S、S、C和N的元素映射；(j)−(k) ES-SnS₂@NxC复合材料的SAED和HRTEM图像

图2  ES-SnS₂@NxC复合材料的XRD; (b) ES-SnS₂@NxC复合材料的拉曼光谱; (c) ES-SnS₂@NxC复合材料的TGA图

图3  ES-SnS₂@NxC复合材料的(a) XPS全谱和(b)−(e) Sn 3d、S 2p C 1s和N 1s

图4  ES-SnS₂@NxC复合材料的(a) CV曲线；(b) 充放电曲线；(c) ES-SnS₂复合材料和ES-SnS₂@NxC复合材料的倍率性能；(d) ES-SnS₂复合材料和ES-SnS₂@NxC复合材料 0.5 A·g⁻¹电流密度下的循环性能；(e) ES-SnS₂复合材料@NxC复合材料和ES-SnS₂@NxC复合材料在循环前和50次循环后的奈奎斯特图；(f) ES-SnS₂@NxC复合材料与其他复合材料材料的循环性能比较；(g)ES-SnS₂@NxC复合材料与其他复合材料材料的倍率性能比较；(h) ES-SnS₂@NxC复合材料在2 A·g⁻¹电流密度下的循环性能

图5 (a) ES-SnS₂@NxC复合材料在不同扫描速率下的CV曲线；(b) 阳极峰和阴极峰的lgi和lgv图之间的关系；(c) ES-SnS₂@NxC复合材料在不同扫描速率下的电容容量贡献比

图6  (a) ES-SnS₂@NxC复合材料和(b) ES-SnS₂复合材料在0.5 A·g⁻¹下进行50个循环后的SEM图像，插图显示单个球的TEM图像；(c) 循环后ES-SnS₂@NxC复合材料不同元素的EDS映射结果

第一作者：何震，男，江苏科技大学材料科学与工程学院副教授，博士，硕士生导师，主要从事先进涂层材料、材料表面腐蚀与防护、锂电池负极材料的研究工作。近年来主持参加科研项目2项。以第一或通讯作者在期刊上发表SCI论文5篇，授权专利8项。

通讯作者：王宇鑫，男，工学博士，教授，博士生导师，国际合作与交流处、港澳台事务办公室、海外教育学院负责人，主要从事金属材料腐蚀与表面防护、新型金属功能材料的研究工作。主持国家自然科学基金项目2项，科技部引智项目2项，江苏省自然科学基金项目1项。以第一作者/通讯作者在Chemical Engineering Journal、Scripta Materialia等SCI杂志发表论文80余篇，授权发明专利15项。出版江苏省重点教材《材料表面工程技术》，荣获2022年度“中表镀-安美特”优秀教师，指导学生获得“互联网+” 银奖3项，铜奖4项和“挑战杯”黑科技赛道二等奖1项。入选江苏省特聘教授（2016）、江苏省“六大人才高峰”高层次人才（2018），江苏省科协“青年科技人才托举工程”（2019）。申请获批科技部引智项目3项，江苏省自然科学基金面上项目1项，江苏省科技厅外专百人项目1项。