锂离子电池氧化锗基负极材料

曾瑞林1，苟清懿1，张博宇2，廖华2，陈凤阳2，侯彦青1, 2，杨妮3，谢刚3(1.昆明理工大学 复杂有色资源清洁利用国家重点实验室；2.昆明理工大学 冶金与能源动力学院；3.昆明冶金研究院有限公司)

摘要：锂离子电池(LIBs)作为关键储能材料，其负极材料的性能优化是提升能量密度和循环稳定性的关键。氧化锗(GeO2)因具有高理论容量(1126 mA·h/g)、低工作电位(0.7 V)及优异的锂离子扩散率(较硅高100倍)，成为极具潜力的负极材料。但其应用受限于充放电过程中约230%的体积膨胀、极低本征电导率(10−5S/cm)和初始库仑效率不足等问题。本文综述了GeO2的储锂机制(合金化−转化双反应路径)及其性能优化策略：通过纳米化技术(如纳米颗粒、纳米棒、纳米片)缩短离子扩散路径并缓解体积应变；通过复合化设计(碳基材料、杂原子掺杂碳、石墨烯等)构建导电网络并抑制结构退化。未来的研究需聚焦于理论计算结合原位表征分析锂化/脱离行为和失效机制、优化纳米材料参数、预锂化设计以及开发导电性更强的复合材料。

关键词：氧化锗；负极材料；纳米化；复合化；体积膨胀