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Lithium-Ionen-Batterien (LIB) sind potenziell eines der attraktivsten Energiespeichergeräte. Um die Anforderungen der zukünftigen Anforderungen an hohe Leistung und hohe Energiedichte sowohl in Dünnschicht-Mikrobatterien als auch in herkömmlichen Batterien zu erfüllen, ist es eine Herausforderung, neuartige nanostrukturierte Anodenmaterialien anstelle von herkömmlichem Graphit zu erforschen. Im Vergleich zu traditionellen Elektroden, die auf Nanostruktur-Pulverpaste basieren, vereinfachen direkt gewachsene geordnete Nanostruktur-Array-Elektroden nicht nur die Elektrodenverarbeitung, sondern bieten auch bemerkenswerte Vorteile wie schnellen Elektronentransport/-sammlung und Ionen-Diffusion, ausreichende elektrochemische Reaktion einzelner Nanostrukturen, vergrößerte Kontaktfläche zwischen Material und Elektrolyt sowie einfache Anpassung an die durch Lithium-Interkalation und De-Interkalation verursachten Spannungen. Dieser Artikel bietet einen kurzen Überblick über den aktuellen Stand im Bereich der LIB-Anoden, die auf eindimensionalen Nanostrukturarrays basieren, die direkt auf leitfähigen inertem Metallsubstraten wachsen, mit besonderem Augenmerk auf Metalloxide, die durch anodisierte Alumina-Membran (AAM)-freie lösungsbasierte oder hydrothermale Methoden synthetisiert werden. Sowohl die wissenschaftlichen Entwicklungen als auch die Techniken und Herausforderungen werden kritisch analysiert.
Jiang et al. (Di,) haben diese Frage untersucht.