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天津科技大學司傳領團隊在木質纖維素基硅碳電極材料應用領域取得重要進展

來源：天津科技大學      2024-12-22
導讀：近日，天津科技大學輕工科學與工程學院司傳領團隊在能源領域國際頂級期刊《Advanced Energy Materials》，發表題為“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。輕工科學與工程學院2023級博士生李威為論文的第一作者，司傳領、王冠華、徐婷為通訊作者，天津科技大學為唯一單位。
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隨著儲能技術的快速發展，可充電電池被認為是下一代儲能設備的有力候選者。硅因其超高的比容量在可充電電池領域而備受推崇，然而，在充放電循環過程中體積膨脹帶來的巨大挑戰嚴重阻礙了硅負極的工業規模應用，導致循環穩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出結構穩定性，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合材料的理想基質。木質纖維素基硅/碳（Si/C）復合材料結合了硅和碳組分的高比容量與良好循環穩定性，作為可充電電池的負極材料，展現出巨大應用潛力。此外，這類材料還因其原料可持續性、柔性結構可控性以及多種物理化學功能的協同作用而受到廣泛關注。
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基于此，該課題組對木質纖維素基Si/C復合材料用于可充電電池的功能化設計做了系統研究：首先對復合材料中硅源的選擇進行了梳理；接著重點闡釋了納米化、多孔化、鎂熱還原等多種硅材料功能化策略，以及各種先進碳材料雜原子摻雜調控手段；此外，該工作還詳細討論了木質纖維素衍生的硅/碳基材料在可充電電池中的最新應用；最后，對木質纖維素衍生的Si/C復合材料在儲能領域面臨的挑戰與未來發展前景做了展望，為木質纖維素衍生材料在能源轉換領域應用提供了新視角。
李威，天津科技大學2023級博士研究生。主要研究方向是木質素衍生功能材料在儲能以及光熱領域應用。曾獲中國商業聯合會科技進步一等獎、天津科技大學研究生“十佳學術之星” 、兩次獲研究生國家獎學金等榮譽。以第一作者在Advanced Materials、Advanced Energy Materials、Carbon Energy、Nano Energy等期刊發表論文10余篇。申請/獲授權發明專利4項（其中授權國際專利2項）。
原文鏈接：
https://doi.org/10.1002/aenm.202403593


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