具有自适应应力分散功能的微纳分级多孔锗用于高稳健锂离子电池

高容量微米级合金负极材料在循环过程中会发生显著的体积变化，因此如何控制这些材料的应力是提高其循环能力的关键前提。

图1.微纳分级多孔结构在LIB应用中的优势

华中科技大学霍开富、厦门大学张桥保、武汉科技大学高标等提出了一种创新的结构设计策略，用于可扩展地制备独特的三维高度多孔微结构锗（Ge），这种锗具有微纳分级结构，可作为高性能锂离子电池（LIBs）的负极。由此产生的微米级锗由相互连接的纳米长丝和双连续纳米孔组成，具有高活性、缩短的Li+扩散距离和减轻体积变化的特点，是深入理解结构设计与应力演变之间关系的理想平台。

图2.p-Ge的电化学特性

实验显示，这种高多孔性的微米级Ge带来了创纪录的92.5%高初始库仑效率、1.2mAcm-2时2,421mAhcm-3的大体积容量、卓越的倍率能力（10Ag-1时为805.6mAhg-1）和循环稳定性（即使在5Ag-1时，经过1000次循环后容量保持率仍超过90%），在很大程度上优于已报道的Ge基锂离子电池负极。

此外，通过结合大量原位/非原位实验表征和理论计算，这项工作还明确揭示了其潜在的锂存储机制和应力分散行为。这项工作为合理设计高性能、耐用的合金负极以实现高能量锂离子电池提供了新的见解。

图3.循环后的化学成分和界面形态

MultiscaleMicro-NanoHierarchicalPorousGermaniumwithSelf-A:10.1002/

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