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天津科技大學(xué)司傳領(lǐng)團(tuán)隊(duì)在木質(zhì)纖維素基硅碳電極材料應(yīng)用領(lǐng)域取得重要進(jìn)展
來源：天津科技大學(xué) 2024-12-22
導(dǎo)讀：近日，天津科技大學(xué)輕工科學(xué)與工程學(xué)院司傳領(lǐng)團(tuán)隊(duì)在能源領(lǐng)域國際頂級期刊《Advanced Energy Materials》，發(fā)表題為“Design and Functionalization of Lignocellulose-Derived Silicon-Carbon Composites for Rechargeable Batteries”的論文，并被遴選為期刊封面文章。輕工科學(xué)與工程學(xué)院2023級博士生李威為論文的第一作者，司傳領(lǐng)、王冠華、徐婷為通訊作者，天津科技大學(xué)為唯一單位。
隨著儲能技術(shù)的快速發(fā)展，可充電電池被認(rèn)為是下一代儲能設(shè)備的有力候選者。硅因其超高的比容量在可充電電池領(lǐng)域而備受推崇，然而，在充放電循環(huán)過程中體積膨脹帶來的巨大挑戰(zhàn)嚴(yán)重阻礙了硅負(fù)極的工業(yè)規(guī)模應(yīng)用，導(dǎo)致循環(huán)穩(wěn)定性下降和庫侖效率降低等問題。碳材料在充放電過程中表現(xiàn)出結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，能夠有效地傳輸電荷，提高電極的充放電性能，使其成為與硅制備復(fù)合材料的理想基質(zhì)。木質(zhì)纖維素基硅/碳（Si/C）復(fù)合材料結(jié)合了硅和碳組分的高比容量與良好循環(huán)穩(wěn)定性，作為可充電電池的負(fù)極材料，展現(xiàn)出巨大應(yīng)用潛力。此外，這類材料還因其原料可持續(xù)性、柔性結(jié)構(gòu)可控性以及多種物理化學(xué)功能的協(xié)同作用而受到廣泛關(guān)注。基于此，該課題組對木質(zhì)纖維素基Si/C復(fù)合材料用于可充電電池的功能化設(shè)計(jì)做了系統(tǒng)研究：首先對復(fù)合材料中硅源的選擇進(jìn)行了梳理；接著重點(diǎn)闡釋了納米化、多孔化、鎂熱還原等多種硅材料功能化策略，以及各種先進(jìn)碳材料雜原子摻雜調(diào)控手段；此外，該工作還詳細(xì)討論了木質(zhì)纖維素衍生的硅/碳基材料在可充電電池中的最新應(yīng)用；最后，對木質(zhì)纖維素衍生的Si/C復(fù)合材料在儲能領(lǐng)域面臨的挑戰(zhàn)與未來發(fā)展前景做了展望，為木質(zhì)纖維素衍生材料在能源轉(zhuǎn)換領(lǐng)域應(yīng)用提供了新視角。李威，天津科技大學(xué)2023級博士研究生。主要研究方向是木質(zhì)素衍生功能材料在儲能以及光熱領(lǐng)域應(yīng)用。曾獲中國商業(yè)聯(lián)合會科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)、天津科技大學(xué)研究生“十佳學(xué)術(shù)之星” 、兩次獲研究生國家獎(jiǎng)學(xué)金等榮譽(yù)。以第一作者在Advanced Materials、Advanced Energy Materials、Carbon Energy、Nano Energy等期刊發(fā)表論文10余篇。申請/獲授權(quán)發(fā)明專利4項(xiàng)（其中授權(quán)國際專利2項(xiàng)）。https://doi.org/10.1002/aenm.202403593
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