Améliorer l'état d'avancement de la batterie au lithium-ion est de l'énergie spécifique de la technologie des matériaux inséparables, un matériau d'électrode négative de graphite conventionnel simplement la capacité spécifique théorique de 372mAh / g, et le nombre actuel de matériau de graphite synthétique modifiée a atteint environ 360mAh / g, de continuer à améliorer l'espace limité . pour un matériau d'électrode négative à haute capacité sur le marché aujourd'hui des matériaux à base de Si largement favorisés, y compris SiOx et matériau composite Si-C composé de deux catégories, et la levée de la technologie composite Si-C, matériau Si-C dominerait le monde les tendances dans le contexte des matériaux à base de Si sans égal dans le monde, la majorité des chercheurs n'ont pas abandonné la recherche et le développement d'autres matériaux de grande capacité, tels que des sulfures métalliques tels que MoS2, les oxydes métalliques, tels que SnO, composés de carbone et d'azote, et aujourd'hui nous voulons introduire Ge Anode en alliage de base.
En parlant de Ge et de Si, il y a aussi une histoire légendaire: quand l'industrie des semi-conducteurs se développait, elle se heurtait à la concurrence entre Si et Ge, mais le matériau Si était finalement gagné, sinon la puce que nous utilisons aujourd'hui est probablement en Ge. Dans le domaine des semi-conducteurs, le statut de Ge dans le stockage d'énergie est également défaillant.Ge également confronté au même problème d'expansion volumique que Si dans le processus d'intercalation du lithium, le déclin de la durée de vie est extrêmement rapide. par Wei bien des points quantiques de Ge et composite de fibres nano-carbone de façon négative pour résoudre le problème de l'expansion de grand volume Ge, atteindre 1204mAh / g de capacité réversible (densité de courant de 200 mA / g) 100 cycles, le taux de rétention de la capacité de 87,1% maintenant les résultats ont été publiés dans le magazine « nanométrique ».
Après l'électrode négative en Si est entièrement expansion du volume lithié de jusqu'à 300%, afin de réduire les particules de Si de l'électrode négative provoquée par l'expansion de la poudre, et le nanocomposite Si-C est une approche courante pour traiter l'électrode négative Dr. Wei Wei Ge appuie également sur cette expérience, par électrofilage d'une taille de points quantiques 4-7nm Ge, parmi les nanofibres de carbone microporeux mélangés (diamètre des pores de 10 à 150 nm), Ge une bonne solution pour le volume d'expansion au cours de la structure d'électrode insertion du lithium motif dommages, améliorer la performance cycliste négative Ge.
La figure montre des nanofibres de carbone CNFS suivante (Fig. A, B), et Ge / nanofibres de carbone (figure c, d) de l'image SEM on peut le voir, le diamètre intérieur des fibres de carbone microporeux dans la nanofibre de carbone de 400-600nm sur la Fig. environ 10 à 150 nm, Ge points quantiques dispersés dans les micropores, l'analyse de la distribution des éléments Ge peuvent être trouvés dans la fibre nano-carbone est distribution très uniforme des éléments par EDS, structure unique Ge / NFC pour assurer une bonne performance électrochimique de la matière .
Wei Wei a utilisé XPS pour effectuer une analyse de valence élémentaire sur les matériaux ci-dessus (comme le montre la figure ci-dessous) .De la figure b ci-dessous, on peut voir que Ge 3d a un pic distinct à 29,1 eV. Le pic faible à la cathode de 30,8 eV indique que certains éléments Ge et N forment des liaisons Ge-N. Le pic fort à 284,6 eV dans le panneau inférieur b est le pic C 1s. Le pic à 286,9 eV indique l'existence de la liaison CN La présence de l'élément N conduit à deux avantages: 1) L'élément N préféré peut réduire l'impédance électronique et l'impédance ionique du matériau 2) Deuxièmement, l'élément N peut effectivement réduire le matériau. Polarisation La teneur en Ge dans le matériau peut être obtenue par une réaction thermogravimétrique (comme le montre la figure f ci-dessous) L'essai montre que la teneur en Ge / CNF est d'environ 40,6%.
La figure qui suit est un résultat Ge / CNFS de matériaux de voltampérométrie cyclique, le courant de crête large au cours de la première insertion du lithium se produit principalement 0.5-0.0V alliage Li-Ge, et dans le processus d'autorisation est produite dans la 0.67V de lithium pic de courant, correspondant à la réaction d'alliage était panneau inférieur b de la courbe de charge-décharge Ge / NFC de la capacité réversible du matériau peut être vu pour atteindre 1204mAh / g, bien supérieure à celle du matériau de graphite, mais on a également noté que le matériau initial capacité irréversible a atteint 577mAh / g, l'efficacité initiale coulombienne de seulement 67,6%. c figure dans les résultats des tests de performance du cycle de plusieurs matériaux différents (une densité de courant de 200 mA / g, 100 cycles), on voit sur la figure Ge / matériau NFC présentait une excellente caractéristiques de cycle, le taux de rétention d'une capacité de 100 cycles 87,2%.
D est un grossissement des résultats de test de performance figure de matériaux différents, on peut le voir sur la figure augmenter la densité de courant de 200, 1000, 2000 et 3000mA / g, la capacité de la matière peut atteindre à jouer 1150, 1050, 920 et 760mAh / g, Affiche de très bonnes performances.
Application de l'électrode négative à base de Ge et le substrat en Si fait face à l'électrode négative de la même grand problème de l'expansion du volume, Dr. Wei Wei Ge nano réaliser une fibre composite de nanocarbone uniforme par électrofilage, Ge bien supprimée dans l'électrode négative pour l'expansion du volume d'insertion de lithium des dommages à la structure de la matière active, la structure poreuse des fibres de carbone assure également la vitesse de diffusion de Li +, améliore la capacité de débit de la matière, mais les résultats peuvent également fournir une bonne référence pour l'électrode négative à résoudre l'expansion du volume de Si.
