氮掺杂碳球复合材料用于高性能锂离子电池

　　二氧化锗因具有很高的储锂性能，被认为是一种极具前景的锂离子电池负极材料。但是由于其在脱/嵌锂过程中体积膨胀导致二氧化锗负极材料的破碎和粉化，使其容量迅速衰减，为了改善二氧化锗的循环性能，开发和设计一种二氧化锗/碳复合材料不仅可以提高复合物的导电性，同时还可以缓冲电极材料的体积变化，改善电极材料的电化学性能。

　　近日，福州大学魏明灯教授课题组首次采用煅烧有机锗配合物得到分等级GeO2纳米管/氮掺杂碳球复合材料用于高性能锂离子电池，该材料具有如下优点：（1）空心纳米管聚集的微球可以缓冲充放电过程中体积的膨胀；（2）分层结构使得电解质沿径向扩散，电解质溶液与GeO2颗粒充分接触；（3）方形纳米管缩短锂离子的传输距离；（4）在GeO2填隙处的碳原子抑制了GeO2粒子的聚集且氮掺杂碳基可以提高电极的电导率。基于以上优点，所得的GeO2纳米管/氮掺杂碳球复合材料（GeO2/NCS）, 具有优异的循环性能，在1 A g-1电流密度下循环500圈后仍保持789 mA h•g-1的比容量（图1）。

图1 锂离子和电子在GeO2/NCS复合材料中的传输路径图及GeO2/NCS电化学性能图

　　这一成果近期发表在Chem. Commun.上，第一作者为福州大学的博士研究生韩李静。