Migliorare il progresso della batteria agli ioni di litio è tecnologia dei materiali inseparabile energia specifica, grafite convenzionale materiale di elettrodo negativo solo teorica specifica capacità di 372mAh / g, e il numero corrente di materiale grafite sintetica modificata ha raggiunto circa 360mAh / g, continuano a migliorare spazio limitato . una grande capacità materiale di elettrodo negativo sul mercato oggi è ampiamente favorita materiali a base di silicio, compresi SiOx e si-C materiale composito di due categorie, e con il sollevamento della tecnologia composita si-C, materiale si-C avrebbe dominato il mondo tendenze nel contesto dei materiali a base di silicio rivali nel mondo, la maggior parte degli studiosi non ha dato la ricerca e lo sviluppo di altri materiali ad alta capacità, come ad esempio solfuri metallici come MoS2, ossidi metallici, come i composti SnO, carbonio e di azoto, ed oggi vogliamo introdurre Ge lega a base di elettrodo negativo.
Parlando di Ge e Si, così come alcune storie leggendarie, si dice che hanno affrontato durante l'anno la concorrenza del settore dei semiconduttori Si e Ge, materiale Si basta ultima vittoria, altrimenti temo che oggi usiamo i chip sono realizzati in materiale Ge. Ge ha perso le posizioni semiconduttore, ma nel campo della posizione di immagazzinamento di energia sta sgretolando Ge, Ge nel processo di litio, anche di fronte lo stesso problema con espansione volumetrica si, così declino vita giù veloce. recentemente Wei Shangqiu Normal University da punti quantici Wei buona Ge e fibra di carbonio nano-compositi modo negativo per risolvere il problema grande espansione del volume Ge, ottenere 1204mAh / g capacità reversibile (densità di corrente di 200 mA / g), 100 cicli il tasso di ritenzione capacità del 87,1% ora i risultati sono stati pubblicati sulla rivista "Nanoscale".
Dopo l'elettrodo negativo Si è completamente litiati espansione di volume fino al 300%, al fine di ridurre le particelle di Si dell'elettrodo negativo causato dall'espansione della polvere, e il nano Si-C composito è un approccio comune per affrontare l'elettrodo negativo Dr. Wei Wei Ge basa anche su questa esperienza, da elettrofilatura di una dimensione di 4-7nm punti quantici Ge, tra le nanofibre di carbonio microporoso misti (pori di diametro 10-150 nm), Ge una buona soluzione al volume di espansione durante l'inserimento di litio struttura elettrodica causa danni, migliorare le prestazioni ciclistiche Ge negativo.
La figura seguente mostra CNFs nanofibre di carbonio (Fig. A, b), e nanofibre Ge / carbonio (figura c, d) dell'immagine SEM può essere visto, il diametro interno delle fibre di carbonio microporose in nanofibre di carbonio da 400-600nm in fig. circa 10-150 nm, Ge punti quantici dispersi nei micropori, Ge analisi della distribuzione elemento possono essere trovati nella fibra nano-carbonio è distribuzione molto uniforme degli elementi mediante EDS, Ge / CNFs struttura unica per assicurare una buona prestazione elettrochimica del materiale .
Per analizzare ulteriormente la composizione chimica Ge / CNFs Weiwei Bo Presley sopra materiali sono stati analisi degli elementi di valenza (vedi sotto) usando i XPS, b può essere visto dalla figura 3d Ge ha un chiaro picco al 29.1eV ciò indica che il materiale è stato metallico di Ge presente nell'elettrodo negativo 30.8eV picco debole indicato che qualche elemento N Ge e Ge-N legame è formato. seguente diagramma b in cui un forte picco 284.6eV al picco 1s C, mentre il picco a legame 286.9eV CN indica la presenza di N elementi sarà presente in due vantaggi: 1) il preferito N e elemento di impedenza elettronica possono essere ridotti materiale resistenza ionica; 2) Successivamente, N elementi può ridurre efficacemente il materiale. polarizzazione. Ge elementi di contenuto nel materiale può essere ottenuto per reazione di termogravimetrica (f mostrato di seguito), test mostrano che il contenuto di elemento materiale Ge / CNFs Ge è di circa 40,6%.
La figura seguente è un Ge / CNFs risultati di materiali voltammetria ciclica, corrente di picco ampio durante l'inserimento primo litio si verifica principalmente 0.5-0.0V Li-Ge in lega, e nel processo un rilascio avvenuto nel 0.67V litio corrente di picco, corrispondente alla reazione di lega era pannello inferiore b di Ge / CNFs curva di carica-scarica della capacità reversibile del materiale può essere visto raggiungere 1204mAh / g, molto superiore al materiale grafite, ma anche notato che il materiale capacità irreversibile iniziale raggiunto 577mAh / g, efficienza coulombic iniziale del solo 67,6%. figura c sotto i risultati dei test prestazioni del ciclo di vari materiali differenti (una densità di corrente di 200 mA / g, 100 cicli), si vede dalla fig Ge caratteristiche del ciclo eccellenti / materiale CNFs espone, capacità di rapporto di ritenzione 100 cicli 87.2%.
D è un ingrandimento delle FIG risultati dei test delle prestazioni di materiali diversi, si può vedere dalla figura aumentare la densità di corrente a 200, 1000, 2000 e 3000mA / g, la capacità del materiale può arrivare a giocare 1150, 1050, 920 e 760mAh / g, Ha mostrato un molto eccellenti proprietà di tasso.
Applicazione di elettrodo negativo Ge-based e il substrato di Si affaccia l'elettrodo negativo della stessa grande problema espansione di volume, Dr. Wei Wei Ge nano ottenere una uniforme fibra Nanocarbon composito elettrofilatura, Ge ben soppressa nel elettrodo negativo per il litio espansione del volume inserimento danni alla struttura del materiale attivo, la struttura porosa delle fibre di carbonio assicura velocità di diffusione di Li +, migliora la capacità di rapporto del materiale, ma i risultati possono anche fornire un buon riferimento per l'elettrodo negativo di risolvere l'espansione del volume di Si.
