Nanocomb Architecture Design Using Germanium Selenide as High Performance Lithium Storage Material

Hyungki Kim, Yeonguk Son, Jinho Lee, Minkyung Lee, Seungkyu Park, Jaephil Cho* and Hee Cheul Choi*

We synthesized a unique GeSe nanocomb architecture with well-devoloped teeth on a backbone using a simple vapor-solid (VS) method. This GeSe nanocomb architecture exhibited great synergy with intrinsic structural advantages of GeSe material as a basic unit of nanostructure. As a result the designing of nanocombs architecture gave structural robustness to the anode material, so that it could withstand tremendous volume expansion; they also facilitated lithiation/delithiation to guarantee high rate capability. GeSe nanocomb architecture accomplished the remarkable cycling performance with high capacity retention >89% after 1000 cycles at 1.0 C and exhibited high rate capability of 331 mA·h·g⁻¹ at 20 C

본 연구진은 단순한 VS 방법을 이용하여 teeth가 잘 발달되어 있는 형태의 독특한 GeSe 나노빚을 합성하였습니다. GeSe 나노 빗 구조체 디자인은 GeSe가 가진 본래의 구조적 장점과 시너지효과를 나타냅니다. GeSe 물질 자체가 가지는 초기 충전 이후에 버퍼층으로 작용하는 Li2Se 뿐만 아니라 나노 빗 구조체에 teeth사이의 빈 공간은 음극활물질의 충,방전 과정에서 발생하는 과도한 기계적 스트레스를 견디게 합니다. 또한 GeSe가 가지는 빠른 리튬 이온 확산 속도뿐만 아니라 나노 빗 구조체의 구조적 특성상 표면적이 증가하여 리튬이온의 확산이 용이해져 특성이 향상되었습니다. GeSe 나노 빗 구조체는 1.0 C 충,방전 속도에서 1000사이클후에 89퍼센트 이상의 용량유지율을 보이며 우수한 수명특성을 나타내었고 20 C의 빠른 충,방전 속도에서 331 mAhg-1의 우수한 특성을 나타냈습니다.
본 연구결과는 2016년 8월, Chemistry of Materials에 게재 되었다.