Mejorar el progreso de la batería de iones de litio es la tecnología de materiales inseparable de energía específica, capacidad específica un material de electrodo negativo de grafito convencional meramente teóricos de 372mAh / g, y el número actual de material de grafito sintético modificado ha alcanzado sobre 360mAh / g, continuar para mejorar espacio limitado . para un material de electrodo negativo de alta capacidad en el mercado hoy en día es ampliamente a favor de materiales a base de Si, incluyendo SiOx y material compuesto Si-C de dos categorías, y con el levantamiento de la tecnología de compuestos de Si-C, el material de Si-C dominaría el mundo tendencias en el contexto de los materiales basados en Si rival en el mundo, la mayoría de los estudiosos no abandonaron la investigación y el desarrollo de otros materiales de alta capacidad, tales como sulfuros metálicos tales como MoS2, óxidos metálicos, tales como compuestos de SnO, carbono y nitrógeno, y hoy queremos introducir Ge Ánodo de aleación base.
Hablando de Ge y Si, así como algunas historias legendarias, se dice que se han enfrentado durante la competencia en la industria de semiconductores años de Si y Ge, materiales de Si acaba de última victoria, de lo contrario me temo que hoy en día se utilizan los chips están hechos de material de Ge. Ge ha perdido las posiciones de semiconductores, pero en el campo de la posición de almacenamiento de energía es ahora desmoronan Ge, Ge en el proceso de litio, también se enfrenta el mismo problema con la expansión del volumen de Si, por lo disminución vida abajo rápido. recientemente Wei Shangqiu normal University por puntos cuánticos Wei buena Ge y compuesto de fibra de nano-carbono de manera negativa a resolver el gran problema expansión de volumen Ge, lograr 1204mAh / g capacidad reversible (densidad de corriente de 200 mA / g), 100 ciclos de la tasa de retención de capacidad de 87,1% ahora los resultados han sido publicados en la revista "nanoescala".
Después de que el electrodo negativo de Si se litia completamente la expansión de volumen de hasta el 300%, con el fin de reducir las partículas de Si del electrodo negativo causado por la expansión del polvo, y la nano Si-C de material compuesto es un enfoque común para abordar el electrodo negativo Dr. Wei Wei Ge también se basa en esta experiencia, por electrohilado de un tamaño de los puntos cuánticos 4-7nm Ge, entre las nanofibras de carbono microporoso mezclados (diámetro de poro de 10-150 nm), Ge una buena solución para el volumen de expansión durante la inserción de litio estructura de electrodo causa daños, mejorar el rendimiento en ciclismo Ge negativo.
La siguiente figura muestra CNFs nanofibras de carbono (Fig. A, B), y nanofibras Ge / carbono (figura c, d) de la imagen SEM puede verse, el diámetro interior de las fibras de carbono microporosos en la nanofibra de carbono de 400-600nm en la figura. acerca de 10-150 nm, los puntos cuánticos de Ge dispersos en los microporos, análisis de distribución de elemento de Ge se pueden encontrar en la fibra nano-carbono es distribución muy uniforme de los elementos por EDS, Ge / CNFs estructura única para asegurar un buen rendimiento electroquímico del material .
A fin de analizar la composición química Ge / CNFs Weiwei Bo Presley por encima de materiales fueron el análisis de elementos de valencia (mostrado a continuación) utilizando los XPS, b pueden verse desde la figura Ge 3d tiene un pico claro en la 29.1eV esto indica que el material es un estado de metal de Ge presente en el electrodo negativo 30.8eV pico débil indicó que se forma algún elemento N Ge y Ge-N enlace. el siguiente diagrama de b en la que un fuerte pico a 284.6eV al pico 1s C, mientras que el pico en enlace 286.9eV CN indica la presencia de N elementos estará presente en dos ventajas: 1) la N preferida y elemento de impedancia electrónica pueden reducirse material de resistencia iónica; 2) a continuación, N elementos puede reducir efectivamente el material. polarización. elementos de contenido de Ge en el material se puede obtener por reacción de termogravimétrico (f se muestra a continuación), las pruebas muestran que el contenido de material del elemento de Ge / CNFs Ge es de aproximadamente 40,6%.
La siguiente figura es un resultado Ge / CNFs de materiales de voltametría cíclica, corriente pico ancho durante la primera inserción de litio se produce principalmente 0.5-0.0V aleación de Li-Ge, y en el proceso de una liberación se produjo en el 0.67V litio pico de corriente, correspondiente a la reacción de aleación era panel inferior b de la curva de carga-descarga Ge / CNFs de la capacidad reversible del material puede ser visto para alcanzar 1204mAh / g, mucho más alto que el material de grafito, pero también observó que el material capacidad irreversible inicial alcanzó 577mAh / g, eficiencia coulombiana inicial de sólo el 67,6%. la figura c bajo los resultados de la prueba el rendimiento del ciclo para varios materiales diferentes (una densidad de corriente de 200 mA / g, 100 ciclos), vemos en la figura Ge Los / CNF mostraron un excelente rendimiento de ciclo con una retención de capacidad del 87.2% en 100 ciclos.
D es una ampliación de los resultados de las pruebas de rendimiento de parra de diferentes materiales, se puede ver en la figura aumentar la densidad de corriente a 200, 1000, 2000 y 3000mA / g, la capacidad del material puede llegar a jugar 1150, 1050, 920 y 760mAh / g, Muestra un rendimiento de tasa muy excelente.
Aplicación de electrodo negativo a base de Ge y el sustrato de Si se enfrenta al electrodo negativo de la misma gran problema expansión de volumen, Dr. Wei Wei Ge nano lograr una fibra compuesta nanocarbono uniforme por electrospinning, Ge bien suprimida en el electrodo negativo para la expansión del volumen de inserción de litio daño a la estructura del material activo, la estructura porosa de las fibras de carbono también se asegura la velocidad de difusión de Li +, mejora la capacidad de velocidad del material, pero los resultados también puede proporcionar una buena referencia para el electrodo negativo para resolver el expansión de volumen de Si.
