den Fortgang der Lithium-Ionen-Batterie verbessern untrennbare Materialtechnologie spezifische Energie ist, ein herkömmliches Graphit Katodenmaterial spezifische Kapazität von 372mAh / g, und die aktuellen Anzahl von modifizierten synthetischem Graphitmaterial wird etwa 360mAh / g erreichte lediglich theoretisch, weiterhin begrenzten Raum verbessern heute. für ein hohe Kapazität negativen Elektrodenmaterial auf dem Markt ist weit verbreitet Si-basierte Materialien begünstigt, einschließlich SiOx und Si-C-Verbundmaterial aus zwei Kategorien, und mit der Aufhebung der Si-C-Verbundtechnologie, Si-C-Material würde die Welt beherrscht Trends im Zusammenhang mit den Si-basierten Materialien in der Welt, die Mehrheit der Gelehrter konkurrenzlos nicht geben Forschung und Entwicklung anderer hohe Kapazität Materialien wie Metallsulfide, wie MoS2, Metalloxid, wie SnO, Kohlenstoff- und Stickstoffverbindungen auf, und heute wollen wir Ge vorstellen Basislegierung Anode.
Apropos Ge und Si, es gibt immer noch eine legendäre Geschichte: Es wird gesagt, dass bei der Entwicklung der Halbleiterindustrie auch eine Konkurrenz zwischen Si und Ge herrschte, nur dass das letzte Si-Material gewonnen wurde, ansonsten ist der heute verwendete Chip wahrscheinlich aus Ge. Auf dem Gebiet der Halbleiter stagniert der Status von Ge im Energiespeicher.Ge hat auch das gleiche Problem der Volumenausdehnung wie Si bei derInterkalation von Lithium.Daher ist der Rückgang der Lebensdauer extrem schnell.Vor kurzem wurde das Wei des Henan Shangqiu Teachers 'College. Wei löst das Problem der großen Volumenexpansion von Ge-Anoden durch Kompoundieren von Ge-Quantenpunkten mit Nanokohlenstofffasern, erreicht eine reversible Kapazität von 1204 mAh / g (Stromdichte von 200 mA / g) und eine Kapazitätsretentionsrate von 87,1% für 100 Zyklen. , Die Ergebnisse wurden in der Zeitschrift Nanoscale veröffentlicht.
Nachdem die Si negative Elektrode vollständig Volumenausdehnung von bis zu 300%, zu reduzieren, um Si-Partikel von der negativen Elektrode, die durch Expansion des Pulvers, und die Nano Si-C-Verbundstoff ist ein gemeinsames Konzept bei der Behandlung der negativen Elektrode Dr. Wei Wei Ge stützt sich auch auf dieser Erfahrung lithiiert wird, durch 4-7nm Ge-Quantenpunkte mit einer Größe von Elektrospinnen unter den mikroporösen Kohlenstoffnanofasern gemischt (Porendurchmesser 10-150 nm), Ge eine gute Lösung für das Ausdehnungsvolumen während Lithium-Einlagerungselektrodenstruktur Ursache Schäden, Fahrleistung Ge negativ verbessern.
Die folgende Abbildung zeigt CNFs Kohlenstoffnanofasern (Fig. A, B), und Ge / Kohlenstoff-Nanofasern (Fig c, d) des SEM-Bildes kann das Innendurchmesser der mikroporösen Kohlenstofffasern in dem Kohlenstoffnanofasern von 400-600nm in Fig. etwa 10-150 nm, Quantenpunkte Ge in den Mikroporen dispergiert, Ge Verteilungsanalyse-Element kann in der nano-Kohlenstoff-Faser ist eine sehr gleichmäßige Verteilung der Elemente, die durch EDS, Ge / CNFs einzigartige Struktur zu gewährleisten, eine gute elektrochemische Leistung des Materials zu finden .
Weiwei Bo Presley, um die chemische Ge / CNFs Zusammensetzung zu analysieren obigen Materialien wurden Valenz-Elemente-Analyse (siehe unten) unter Verwendung der XPS, kann B aus Figur 3d ersichtlich, Ge hat einen klaren Peak bei der 29.1eV Dies zeigt an, dass das Material ein Metall Zustand Ge in der negativen Elektrode 30.8eV schwache Peak dass es eine N-Element Ge und Ge-N-Bindung. b die folgende Diagramm, in dem bei 284.6eV zur C 1s Peak ein starker Peak gebildet angezeigt wird, während der Peak bei 286.9eV CN-Bindung die Anwesenheit von N Elementen anzeigt wird in zwei Vorteile vorhanden sein: 1) kann das bevorzugte N und elektronische Impedanzelement ionisches Widerstandsmaterial reduziert werden, 2) Als nächstes kann N Elemente das Material effektiv reduzieren. Polarisation. Ge Inhaltselemente in dem Material durch Reaktion der thermogravimetrischen (f unten gezeigt) erhalten wird, zeigen Tests, dass der Gehalt an Ge / CNFs Ge Elementmaterial etwa 40,6% beträgt.
Die folgende Figur ein Ge / CNFs Ergebnisse Cyclovoltammetrie Materialien, breiten Spitzenstrom während der ersten Lithiuminsertion treten hauptsächlich 0.5-0.0V Li-Ge-Legierung, und in dem Verfahren eine Freisetzung erfolgte in dem Lithium-0.67V Stromspitze, war entsprechend die Legierungsreaktion untere Platte b des Ge / CNFs Ladungs-Entladungs-Kurve der reversiblen Kapazität des Materials gesehen werden kann, um 1204mAh / g, viel höher als das Graphitmaterial zu erreichen, aber wir auch festgestellt, dass das Material anfängliche irreversible Kapazität 577mAh / g, anfängliche Coulomb-Effizienz von nur 67,6%. Figur C unter den Zyklusleistungstestergebnissen für mehr verschiedenen Materialien (eine Stromdichte von 200 mA / g, 100 Zyklen) erreicht, sehen wir aus Fig Ge / CNFs Materialeigenschaften ausgezeichnete Zyklus zeigten, Kapazitätsbeibehaltungsverhältnis 87,2% 100 Zyklen.
D ist eine Vergrößerung der Figur Leistungstestergebnisse der verschiedenen Materialien, aus Fig erhöhen die Stromdichte auf 200, 1000, 2000 und 3000mA / g zu sehen ist, ist die Kapazität des Materials erreichen kann 1150, 1050, 920 und 760mAh / g zu spielen, er zeigte eine sehr gute Rate Eigenschaften.
Anwendung von Ge-basierter negativer Elektrode und dem Si-Substrat zugewandt ist die negative Elektrode aus dem gleichen großen Volumenausdehnung Problem, Dr. Wei Wei Ge eine einheitliche Nano-Kohlenstoff-Verbundfaser durch Elektrospinnen erreichen Nano, auch Ge in der negativen Elektrode für Lithium-Einlagerungsvolumenausdehnung unterdrückt Schäden an der Struktur des aktiven Materials, die poröse Struktur der Kohlefasern gewährleistet auch Diffusionsrate von Li +, verbessert die Ratenfähigkeit des Materials, aber die Ergebnisse können auch eine gute Referenz für die negative Elektrode bereitzustellen, die Si Volumenausdehnung zu lösen.
