乔雪，杨雪彪，黄婷婷，王新月，贾子辰，王红强

（河北大学化学与环境科学学院，河北保定 071002）

0 引言

18世纪60年代以来，持续大量的化石燃料消耗造成了严重的环境污染，自然资源加速枯竭。为解决能源危机，人们研发了可高效转换和存储能量的电池技术。电池技术须具有低成本、可持续、安全性高和低毒性等优势［1-2］。经过20 多年的研发，锂离子电池成功实现商业化并且广泛应用于日常生活中［3-5］。目前商用锂电池主要采用插层型正极和石墨负极。正极材料包括LiFePO4（LFP）［6-7］，钴和镍基氧化物（锂镍钴锰氧化物（NCM）），但其发展受限于较低的理论比容量（250（mA·h）/g），而石墨的理论比容量也仅为372（mA·h）/g［8］，显著降低了锂离子电池体系的能量密度。为实现大规模应用，更小、更轻、更高的能量密度和可靠性是锂离子电池的发展趋势，而电极的开发和改性是研究的核心。

锗基负极材料因具有较高的理论比容量（1 600（mA·h）/g）而受到广泛关注，然而其作为锂离子电池负极应用却受到体积膨胀、导电性差等问题的限制。研究人员在合成纳米材料的基础上，通过结构调控和组分设计制备出具有优异电化学性能的负极材料。如Kwon 等［9］通过2 步法合成了双孔锗纳米结构，通过调整前驱体GeO2和SiO2的相对比例来形成不同种类的孔。这种双孔结构的锗负极在0.32 A/g 电流密度下充放电100 次后容量保持率为100.0%，在0.80 A/g 电流密度下循环300 次后容量保持率为94.4%。此外，多孔结构可缩短锂离子扩散路径，所以在8.00 A/g 大电流密度下电池比容量依然可以达到740（mA·h）/g，具有优异的倍率性能。……