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Germanium-based materials with extremely high theoretical energy capacities have gained a lot of attention recently as potential anodes for lithium ion batteries.
Cite this: ACS Sustainable Chem. Eng. 2021, 9, 35, 11883–11890 The anode materials based on conversion or alloying reaction typically show a large specific capacity and suitable working potential in lithium-ion batteries (LIBs).
Compounding carbon nanowires or carbon nanotubes with germanium can form germanium-carbon anode materials with a three-dimensional conductive network structure . This structure not only facilitates the rapid diffusion and transport of lithium ions, but also improves the structural stability of the anode material.
In the early 1980s, M. Armand proposed the use of graphite as an anode material for lithium-ion batteries, which is able to replace transition metal oxides as the anode material for new lithium-ion batteries, but the capacity of graphite (the theoretical specific capacity of graphite is 372 mA·h·g −1) limits the performance of the batteries.
In this paper, we introduce the preparation methods, morphology, structure, and electrochemical properties of diverse germanium-based anode materials through the four modification strategies: low-dimensional nanostructuring, three-dimensional heterogeneous structure construction, germanium-carbon composite, germanium alloying.
These materials can also offer improved Li insertion/extraction kinetics and cycling performance, providing a promising candidate of anode to meet the increasing demand for batteries with higher energy and power densities.
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