铁锗合金负极的限域封装及锂离子存储性能

摘要

锂离子电池商用负极石墨由于低的理论比容量(372 mA·h/g)无法满足日益增长的高能量密度需求。锗负极材料凭借更高的理论比容量(约为1600 mA·h/g)被认为是一种很有前途的材料。但锗基负极材料在充放电过程中存在巨大的体积变化,使得其电化学性能差。因此,设计并制备了一种独特的锗基复合材料,该材料的合成首先采用溶剂热法制备有机-无机杂化Ge-Fe-O_(x)/EDA纳米线,接着进行多巴胺包覆,随后通过高温焙烧在内部原位生成Fe Ge/FeGe_(2)合金相和表面形成碳包覆,从而制得了限域封装的Ge/FeGe/FeGe_(2)@C纳米线铁锗合金负极。这种独特的结构有效提升锗负极材料的导电性和抑制体积变化,因此复合材料展现出优异的倍率性能(当电流密度为5 A/g时,放电比容量为450 mA·h/g)和良好的长循环稳定性(在电流密度为1 A/g条件下循环400圈后,放电比容量为547 mA·h/g)。