硅負(fù)極具有**的比容量，成為下一代鋰離子電池負(fù)極材料的首要選項(xiàng)。但其較低的導(dǎo)電性和較大的體積變化成為阻礙其應(yīng)用的重要因素。相較于硅，金屬鍺的具有較高的比容量（1600 mAh/g， Li4.4Ge）、良好的導(dǎo)電性以及**的快速充放電性能。但是其在充放電的過程中高達(dá)300%的體積變化會(huì)導(dǎo)致較差的循環(huán)性能，影響其作為負(fù)極材料的實(shí)際應(yīng)用。

為了提高負(fù)極材料在快速充放電過程中的穩(wěn)定性，提高鋰離子傳輸速率，改善導(dǎo)電性，有課題組選擇新型二維材料MXene作為負(fù)載材料，金屬氧化物GeOx作為活性材料，采用濕化學(xué)法成功制備了新型負(fù)極材料。負(fù)載材料MXene的特殊層狀結(jié)構(gòu)，可以在充放電的過程中為活性物質(zhì)的體積變化提供足夠的空間容量，以保持結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。MXene**的導(dǎo)電性有利于電極材料充放電速率的提高。同時(shí)，MXene表面官能團(tuán)的存在，有利于制備過程中無定形態(tài)GeOx的均勻附著成膜（圖1）。

圖1. 材料的制備過程及TEM表征。

**生成的具有特殊三維結(jié)構(gòu)的新型負(fù)極材料在0.5C速率500圈后比容量能保持在1048.1 mAh/g。在1.0速率下1000圈后比容量保持在929.6 mAh/g，容量損耗小于0.02%/圈。同時(shí)，可實(shí)現(xiàn)高達(dá)20C速率下的充放電（圖2）。在-40 到60℃的溫度區(qū)間內(nèi)表現(xiàn)出了較高的比容量以及穩(wěn)定的循環(huán)性能（圖3）。該新型負(fù)極材料有望應(yīng)用于電動(dòng)車、移動(dòng)電子設(shè)備以及在極端溫度環(huán)境下使用的電子設(shè)備。

圖2. 作為鋰離子電池負(fù)極材料在0.5C到20C的循環(huán)性能。

圖3. 在-40℃到80℃的循環(huán)性能。

西安齊岳生物可以提供碳負(fù)極材料、合金類負(fù)極材料、錫基負(fù)極材料、含鋰過渡金屬氮化物負(fù)極材料、Fe2O3、Co3O4、TiO2以及金屬硫化物等復(fù)合電極材料及鈦基氧化物及其復(fù)合材料,包括Co摻雜的Li4Ti5O12納米纖維,Pd/CeO2-TiO2納米纖維膜和N-TiO2/g-C3N4復(fù)合材料等一系列鋰離子電池負(fù)極材料，支持定制。

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