天津科技大学轻工科学与工程学院在木质纤维素基硅碳电极材料应用领域取得重要进展

近日，天津科技大学轻工科学与工程学院司传领团队在能源领域国际顶级期刊《Advanced Energy Materials》，发表题为“Design and Functionalization of Lignocellulose-Derived Silicon-Carbon Composites for Rechargeable Batteries”的论文，并被遴选为期刊封面文章。轻工科学与工程学院2023级博士生李威为论文的第一作者，司传领、王冠华、徐婷为通讯作者，天津科技大学为唯一单位。

随着储能技术的快速发展，可充电电池被认为是下一代储能设备的有力候选者。硅因其超高的比容量在可充电电池领域而备受推崇，然而，在充放电循环过程中体积膨胀带来的巨大挑战严重阻碍了硅负极的工业规模应用，导致循环稳定性下降和库仑效率降低等问题。碳材料在充放电过程中表现出结构稳定性，能够有效地传输电荷，提高电极的充放电性能，使其成为与硅制备复合材料的理想基质。木质纤维素基硅/碳（Si/C）复合材料结合了硅和碳组分的高比容量与良好循环稳定性，作为可充电电池的负极材料，展现出巨大应用潜力。此外，这类材料还因其原料可持续性、柔性结构可控性以及多种物理化学功能的协同作用而受到广泛关注。

基于此，该课题组对木质纤维素基Si/C复合材料用于可充电电池的功能化设计做了系统研究：首先对复合材料中硅源的选择进行了梳理；接着重点阐释了纳米化、多孔化、镁热还原等多种硅材料功能化策略，以及各种先进碳材料杂原子掺杂调控手段；此外，该工作还详细讨论了木质纤维素衍生的硅/碳基材料在可充电电池中的最新应用；最后，对木质纤维素衍生的Si/C复合材料在储能领域面临的挑战与未来发展前景做了展望，为木质纤维素衍生材料在能源转换领域应用提供了新视角。

李威，天津科技大学2023级博士研究生。主要研究方向是木质素衍生功能材料在储能以及光热领域应用。曾获中国商业联合会科技进步一等奖、天津科技大学研究生“十佳学术之星” 、两次获研究生国家奖学金等荣誉。以第一作者在Advanced Materials、Advanced Energy Materials、Carbon Energy、Nano Energy等期刊发表论文10余篇。申请/获授权发明专利4项（其中授权国际专利2项）。

原文链接：

https://doi.org/10.1002/aenm.202403593

编辑：田珺