1、隨著科學技術和人類社會的快速發(fā)展，人們對鋰離子電池的性能要求越來越高，然而，現(xiàn)在商業(yè)化主流的產品性能還不能滿足人們的期望。
　　目前，陣列化納米結構電極是鋰離子電池領域的一個研究熱點，引起人們的廣泛關注。與傳統(tǒng)的平板電極相比，陣列化納米結構電極能夠在鋰離子嵌入-脫出的過程中為電極活性材料提供體積變化的緩沖空間，具有更快的電子和離子運輸速度，還能夠顯著增加活性材料對于襯底的附著力；在使用的過程中，也不需要額外添加導電劑和粘結劑。因此

2、，陣列化納米結構電極具有優(yōu)異的電化學性能，尤其是大電流充放電性能，被認為是新型鋰離子動力電池的理想選擇之一。
　　本文提出基于無模板的方法制備陣列化納米結構電極的新方法和新思路。相比于以往傳統(tǒng)的模板法，無模板法實施起來更為簡潔省時，也更為經濟高效。實驗采用浸漬法、水熱法、電壓控制、熱還原等方法，在金屬集流體襯底上，原位生長了Ag納米片狀陣列、Ag納米顆粒陣列、CoO納米線陣列、NiO納米片陣列和Co納米線陣列；在此基礎上，通過射頻

3、濺射，制得Ag-Si、Ag-Ge、Ag-Co3O4、Ag-NiO核殼結構納米片陣列，Ag-Si、Ag-NiO核殼結構納米顆粒陣列，CoO-Si核殼結構納米線陣列，NiO-Si核殼結構納米片陣列，和Co-Ge核殼結構納米線陣列。實驗表明，這些復合納米結構電極均表現(xiàn)出了優(yōu)于傳統(tǒng)平板電極的電化學性能。
　　本文的主要創(chuàng)新點如下：
　　（1）采用一種簡單易得的浸漬法，利用襯底作為還原劑，通過和溶液的置換反應，在金屬銅襯底上可控生長出

4、Ag納米片狀陣列以及Ag納米顆粒狀陣列，并把這兩種陣列結構應用于鋰離子電池，可以作為一種通用的活性材料支撐結構。
　?。?）基于Ag納米片狀陣列，采用射頻濺射的方法，制備了Ag-Si、Ag-Ge、Ag-Co3O4、Ag-NiO四種核殼結構納米陣列電極。由于獨特的結構優(yōu)勢，這些陣列化納米結構電極均表現(xiàn)出了較為穩(wěn)定的循環(huán)性能。在0.2 C的電流條件下， Ag-Si電極經過400次充放電循環(huán)，比容量為1679 mAh g-1；Ag-Ge

5、電極在30次循環(huán)以后，比容量在839 mAh g-1；Ag-Co3O4電極在30次循環(huán)以后，比容量是720 mAh g-1；Ag-NiO復合電極100次充放電以后，容量大約800 mAh g-1?；贏g納米顆粒狀陣列，采用射頻濺射的方法，制備了Ag-Si和Ag-NiO兩種核殼結構納米陣列電極。Ag-Si復合納米顆粒狀電極經過50次充放電以后，比容量仍超過1600 mAh g-1，高于平板硅電極的500 mAh g-1；Ag-NiO復合

6、納米顆粒狀電極經過100次充放電以后，容量大約保持在500 mAh g-1，也高于同樣測試條件下，平板NiO電極的比容量（低于100 mAh g-1）。
　?。?）采用水熱法與射頻濺射法，制備了CoO-Si和NiO-Si氧化物-硅復合納米結構電極。在作為鋰電池負極的電化學測試中，利用氧化物與 Si脫鋰電位的差異，通過控制電壓，使氧化物作為支撐結構只參與第一次嵌鋰反應。上述納米結構復合電極與平板集流體支撐的硅電極相比，表現(xiàn)出更加優(yōu)良

7、的循環(huán)穩(wěn)定性。在0.2 C的電流條件下，經過200次充放電之后，CoO-Si電極還能夠保持1811 mAh g-1的質量比容量，NiO-Si電極在100次循環(huán)以后還能保持大約1940 mAh g-1的質量比容量，而平板硅電極的容量則在20次循環(huán)以后就跌到430 mAh g-1左右。
　?。?）通過水熱法合成的CoO納米線陣列為前驅體，進一步用H2/Ar還原得到Co納米線陣列，再通過射頻濺射包覆Ge，制得Co-Ge核殼結構納米線陣列