近日，化学化工学院新能源材料团队许光日和马晶晶等与上海交通大学马紫峰教授团队合作，在锂离子电池硅基负极材料领域取得新的研究进展，相关论文发表在国际期刊《Science China Materials》（IF：8.64），题目为“In-situ processing nano-porous silicon into 3D conductive structure as high-capacity anode for lithium-ion batteries”（DOI：10.1007/s40843-022-2158-x）。马晶晶为第一作者，许光日为通讯作者。
本论文通过一种新颖、简便的冷冻干燥与原位镁热还原相结合的方法,以二氧化硅和氧化石墨烯为原料制备了一种高度分散的三维石墨烯包裹多孔纳米硅复合负极材料（P-Si@rGO）。该材料具有许多优异特性：高度分散和被单独包覆的硅颗粒，硅和石墨烯之间紧密的Si–O–C相互作用，硅结构的多孔设计以及高孔隙率。这些优点显著增强了电极的反应动力学，赋予了复合材料更大的电接触面积和足够的缓冲空间以应对硅在锂化/脱锂过程中的体积变化，最终使P-Si@rGO获得优异的循环稳定性。本文研究了复合材料的物相组成和微观结构对其电化学性能的影响，分析了电极在循环后期容量增加的原因，为硅基负极的功能化演变提供了新的思路。
图1 P-Si@rGO复合负极材料的制备流程、结构示意图及其在电流密度为1A/g时的循环性能
图2 P-Si@rGO复合负极材料的微观形貌
马晶晶团队主要致力于锂离子电池负极和锂硫电池正极材料的研究工作，擅于通过设计合成路线，调控复合材料的形貌、分散性、粒径、孔径、表面形态与界面相互作用等微观结构特征，研究微观结构对电化学性能的影响，建立“方法-结构-性能”关系，从而实现结构和性能的定向可调控性。以第一作者或通讯作者在《Nano Energy》、《Science China Materials》、《Chemical Communications》、《Journal of Materials Chemistry A》、《Dalton Transactions》和《Diamond & Related Materials》等国际知名期刊上发表了10余篇学术论文，并获批多项发明专利。其研究成果受到了国家自然科学基金、河南省科技攻关项目、河南博士后科学基金、河南省高校学校重点科研项目和河南科技学院博士启动项目的经费支持，同时也受到了来自河南科技学院实验管理中心的大力支持。
（图片/马晶晶 初审/张万庆 复审/陈军 终审/赵亦芳）
