Melhorar o progresso da bateria de lítio é inseparável da tecnologia dos materiais de energia específica, a capacidade específica de um material de eléctrodo negativo de grafite convencional meramente teórica de 372mAh / g, e o número actual de material de grafite sintética modificada atingiu cerca de 360mAh / g, continuar a melhorar o espaço limitado . para um material de eléctrodo negativo de alta capacidade no mercado hoje em dia é amplamente favorecidos materiais à base de Si, incluindo SiOx e material compósito Si-C de duas categorias, e com a elevação da tecnologia de compostos Si-C, o material de Si-C que dominam o mundo tendências no contexto dos materiais à base de Si inigualável no mundo, a maioria dos estudiosos não desistiu pesquisa e desenvolvimento de outros materiais de alta capacidade, tais como sulfetos metálicos, tais como MoS2, óxidos metálicos, tais como compostos SnO, carbono e nitrogênio, e hoje queremos introduzir Ge liga à base de eléctrodo negativo.
Falando de Ge e Si, bem como algumas histórias lendárias, diz-se ter enfrentado durante o ano a concorrência da indústria de semicondutores Si e Ge, material Si apenas última vitória, caso contrário, temo que hoje usamos os chips são feitos de material Ge. Ge perdeu as posições de semicondutores, mas no campo da posição de armazenamento de energia está agora em ruínas Ge, Ge no processo de lítio, também está enfrentando o mesmo problema com expansão de volume Si, de modo declínio vida para baixo rapidamente. recentemente Wei Shangqiu normal University por pontos e quânticos Wei boa Ge compósito de fibra de carbono nano-forma negativa para resolver o problema de grande expansão de volume Ge, atingir 1204mAh / g capacidade reversível (densidade de corrente de 200 mA / g), 100 ciclos da taxa de retenção de capacidade de 87,1% agora os resultados foram publicados na revista "Nanoscale".
Depois do eléctrodo negativo Si está totalmente litiado a expansão do volume de até 300%, a fim de reduzir as partículas de Si do eléctrodo negativo provocado pela expansão do pó, e a nano Si-C compósito é uma abordagem comum para enfrentar o eléctrodo negativo Dr. Wei Wei Ge também chama nesta experiência, por electrospinning de um tamanho de 4-7nm quantum dots Ge, entre as nanofibras de carbono microporoso misturados (diâmetro de poro de 10-150 nm), Ge uma boa solução para o volume de expansão durante a inserção de lítio estrutura do eléctrodo causa danos, melhorar o desempenho de ciclismo Ge negativo.
A figura seguinte mostra nanofibras de carbono CNFs (Fig. A, b), e nanofibras Ge / carbono (FIG c, d) da imagem SEM pode ser visto, o diâmetro interior das fibras de carbono microporosas no nanofibras de carbono a partir de 400-600nm na FIG. cerca de 10-150 nm, Ge quantum dots dispersos nos microporos, a análise de distribuição elemento Ge pode ser encontrado na fibra nano-carbono é distribuição muito uniforme de elementos por EDS, Ge / CNFs estrutura única para assegurar uma boa eficácia electroquímica do material .
Para analisar ainda mais o produto químico composição Ge / CNFs Weiwei Bo Presley acima materiais foram análise de elementos de valência (mostrado abaixo), utilizando as XPS, b pode ser visto a partir da FIG Ge 3d tem um pico evidente na 29.1eV isto indica que o material é um estado de metal de Ge presente no eléctrodo negativo 30.8eV pico fraco indicou que alguma ligação Ge e Ge-N elemento N é formado. o seguinte diagrama de b na qual um forte pico a 284.6eV ao pico 1s C, enquanto que o pico a ligação 286.9eV CN indica a presença de N elementos estará presente em dois benefícios: 1) a N preferidos e elemento de impedância electrónica pode ser reduzida de material de resistência iónica; 2) em seguida, N elementos pode eficazmente reduzir o material. polarização. elementos de conteúdo Ge no material pode ser obtido por reacção de termogravimétrica (f mostrado abaixo), os testes mostram que o teor de Ge / CNFs Ge elemento material é de cerca de 40,6%.
A figura seguinte é um resultado Ge / CNFs de materiais de voltametria cíclica, largo pico de corrente durante a primeira inserção de lítio ocorre principalmente 0.5-0.0V liga Li-Ge, e no processo de uma libertação ocorreu no 0.67V lítio pico de corrente, correspondente à reacção de liga foi inferior painel b de Ge / CNFs curva de carga-descarga da capacidade reversível do material pode ser vista a alcançar 1204mAh / g, muito mais elevada do que o material de grafite, mas temos também observado que o material capacidade irreversível inicial atingiu 577mAh / g, a eficiência coulombica inicial de apenas 67,6%. a FIG c sob os resultados dos testes de desempenho para o ciclo de vários materiais diferentes (uma densidade de corrente de 200 mA / g, 100 ciclos), podemos ver a partir da FIG Ge / material de CNFs exibiram excelentes características do ciclo, taxa de reteno de capacidade de 100 ciclos de 87,2%.
D é uma ampliação dos resultados dos testes de desempenho FIG de materiais diferentes, pode ser visto a partir da FIG aumentar a densidade de corrente de 200, 1000, 2000 e 3000mA / g, a capacidade do material pode atingir a desempenhar 1150, 1050, 920 e 760mAh / g, Mostra desempenho de taxa muito excelente.
Aplicação do eléctrodo negativo à base de Ge e o substrato de Si está virado para o eléctrodo negativo do mesmo problema de expansão de volume grande, o Dr. Wei Wei Ge nano alcançar uma fibra composta nanocarbon uniforme por electrospinning, Ge bem suprimida no eléctrodo negativo para a expansão do volume de inserção de lítio danos à estrutura do material activo, a estrutura porosa de fibras de carbono também assegura taxa de difusão de Li +, melhora a capacidade da taxa do material, mas os resultados podem também proporcionar uma boa referência para o eléctrodo negativo para resolver a expansão do volume Si.
