锂离子电池锗（Ge）负极具有可观的理论容量（Li4.4Ge-1624 mAh g-1）、表面稳定性、结构坚固性以及具有更高的电子/离子电导率（2.1 S m-1/6.25 × 10~12 cm2 S-1）等优点，因此在循环过程中具有快速的动力学特性。然而，锗负极在循环过程中产生较大的结构塌陷（约 370%），限制了循环寿命，因此其储能特性有待进一步研究和优化。目前，可通过构建不同维度或微/纳复合锗电极材料来提升电池的储能特性与循环稳定性。
其中，三维自支撑锗负极是替代传统石墨负极材料和制造高性能无粘结剂先进锂离子电池的理想材料之一，也是解决锗电极负面因素的有效策略。三维电极增大的比表面积和缩短的离子/电子传输路径等优点，将极大地促进更多锂离子在循环过程中的快速传输，从而提高循环过程中的能量和功率密度。宁波大学岳闯与胡芳课题组受邀撰写了一篇综述论文，总结了三维(Three dimensional, 3D)自支撑锗负极在锂离子电池储能系统中的应用研究进展。关键内容包括：①锗负极的储锂机理和循环稳定性问题；②介绍了构建三维自支撑锗电极结构的设计策略：涵盖单一锗电极的制备、三维集流器设计（如碳基基底与金属基底），以及分层微纳结构设计；③系统总结了不同三维自支撑锗负极的结构设计和性能比较；④指出了三维自支撑锗电极面临的挑战和未来发展方向。
总体来看，文章为设计高性能三维自支撑锗负极材料提供了重要参考，对推动锂离子电池发展高性能锗基负极具有积极意义与技术引导。
论文信息
Three-Dimensional Self-Supported Ge Anode for Advanced Lithium-Ion Batteries
Xiang Xiang Fang, Chaoyan Jiang, Chuang Yue, Fang Hu
Chemistry – A European Journal
DOI: 10.1002/chem.202400063
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Chemistry – A European Journal
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