近日，材料科学与工程学院韩锐教授与四川大学刘慰研究员合作，在国际Top期刊Nano Energy（中科院一区，IF=17.6）上发表题为《Sealing porous carbon via surface-initiated polymerization achieves low-surface-area Si-C microparticles for Li-ion batteries》的研究论文。论文通讯作者为韩锐教授和四川大学刘慰研究员，西华大学硕士研究生杨冬生为论文第一作者，西华大学为第一完成单位。
多孔硅碳复合体系是锂离子电池（LIBs）负极材料发展的重要方向。然而，其高比表面积（SSA）大大降低了电池的初始库仑效率（ICE），同时，其功能受到了压延和高质量负载循环的严峻挑战。
此工作通过絮凝沉淀、热压实、喷雾干燥、表面引发聚合等过程，实现了导电交联聚苯胺（c-PANi）在多孔硅碳颗粒上的均匀附着，制备的双包覆层Si-C颗粒（Si@RFC-cPANi）具有低比表面积（5.7 m2/g）、丰富的闭孔结构（1.49 cm3/g）（图1）。
图1 材料设计思路和结果示意图
首先对c-PANi涂层前后的多孔硅碳颗粒的比表面积进行比较，结果显示，c-PANi涂层后，多孔硅碳颗粒的比表面积显著降低（由94.8 m2/g降低至5.7 m2/g），涂层厚度约为80 μm（图2）。
图2 涂层结构、比表面积等测试结果
进一步考察Si@RFC-cPANi负极材料的实际效果。结果表明，基于正负极活性物质计算Si@RFC-cPANi/G || NCM622全电池的能量密度为445 Wh/Kg，相较于石墨 || NCM622全电池提高了~27%（图3）。
图3 电池效能测试结果
这项研究为制造用于工业锂离子电池的低比表面积多孔负极材料提供了新路径。（文章链接：https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2024.109744）
课题组简介：西华大学高耐受聚合物基复合材料团队依托XXX材料与表面技术教育重点实验室、智能空地融合载具及管控教育部工程研究中心，面向轻量化、能量转换与储存、安全防护，系统开展高耐受、多功能的复合材料设计、制备、仿真及构效关系研究。团队扎实开展各项工作，已累计发表研究论文120余篇，申请国内外发明专利40余项，获批多项国家、省市和企业委托课题。目前，团队有横跨科研和产业界的年轻博士11人，在读研究生21人，培养毕业研究生23人。
图4 团队合影
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