ИСТИНА

За последнее время накопители энергии привлекают к себе все больше внимания, поскольку границы их применения стремительно расширяются. Увеличение спроса на наиболее распространенные литий-ионные аккумуляторы (ЛИА) обусловлено их повсеместным применением (от мобильных телефонов до электробусов). Однако, требования к характеристикам подобных систем постоянно повышаются, что приводит к необходимости разработки современных экономичных материалов с высокой теоретической емкостью и увеличенным сроком их службы. Кремний (Si), олово (Sn) и германий (Ge) являются весьма перспективными анодными материалами для ЛИА из-за их высокой теоретической емкости. Несмотря на немного большую объемную емкость кремния (8334 мАч/г) германий (7366 мАч/г) обладает большими электронной проводимостью и коэффициентом диффузии ионов Li+. Однако, проблема большинства высокоемких материалов, в частности германия, заключается в огромном объемном расширении (более 350%) при внедрении и экстракции лития, что приводит к растрескиванию и рассыпанию материала, а затем и вовсе потере электрического контакта. Решением этих проблем стала разработка наноматериалов, таких как нановолокна Ge, которые предотвращают многократное увеличение объема кристаллической решетки при внедрении Li. Для получения наноструктур германия был использован метод электрохимического осаждения GeO2 из водных растворов. Такой метод не требуют использования сложного технологического оборудования и высоких температур, а также дорогих и токсичных прекурсоров германия. Формирование структуры непосредственно на токопроводящей подложке позволяет исключить связующие добавки и дополнительные технологические операции, что также является преимуществом. Особенностью этого метода является предварительное формирование на поверхности электрода частиц легкоплавких металлов, которые выступают в качестве центров кристаллизации. Так в качестве центров кристаллизации Ge можно успешно использовать частицы легкоплавкого In, который восстановит германийсодержащие ионы до его атомарного состояния с последующим образованием расплава эвтектического состава. Бюджетной альтернативой дорогостоящему индию является олово, которое не менее распространено и имеет чуть более высокую температуру плавления. Подобное выращивание нанонитей по механизму Electrochemical Liquid–Liquid–Solid возможен при использовании смешанного раствора электролита (содержащего ионы Ge и Sn) без предварительного нанесения металлических частиц, но при достаточно высоких плотностях тока около 100-300 мА/см2.