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近日,，化學(xué)化工學(xué)院王家海教授團(tuán)隊聯(lián)合香港科技大學(xué)邵敏華教授,，在鋰離子電池負(fù)極材料領(lǐng)域取得重要進(jìn)展。研究成果發(fā)表在國際知名期刊Nano-Micro Letter。 

1 研究背景

對于鋰離子電池來說,，負(fù)極材料是影響電池整體性能的重要因素,。因此，尋找具有高容量和優(yōu)異循環(huán)性能的新型負(fù)極材料對于開發(fā)下一代鋰離子電池至關(guān)重要,。碳化硅（SiC）具有較高的物理和化學(xué)穩(wěn)定性，比如：高的電子遷移率,、低的熱膨脹系數(shù),、以及高的機(jī)械強(qiáng)。因此,，SiC材料在能量存儲與轉(zhuǎn)化領(lǐng)域受到越來越多的重視,。SiC的晶格特點(diǎn)有利于自身脫鋰和嵌鋰，已經(jīng)成為研發(fā)能量密度高,、充電快,，功率密度大和壽命長的高性能鋰電池負(fù)極材料的熱點(diǎn)。然而,，SiC存在電子電導(dǎo)率低,，離子內(nèi)部擴(kuò)散慢，以及表面易形成致鋰鈍化的固體電解質(zhì)界面（SEI）膜等缺陷,，會造成電池循環(huán)性能與庫倫效率的降低,。為了解決這些問題，大多數(shù)研究組采用了表面石墨化,、構(gòu)建殼狀結(jié)構(gòu)等方法,，希望改進(jìn)SiC電極的缺陷，提高鋰電比容量和循環(huán)性能,。相比而言,，基于界面工程研究可通過表/界面化學(xué)鍵的構(gòu)筑，解決SiC電導(dǎo)率低和離子內(nèi)部擴(kuò)散效率低的問題,。

2 研究內(nèi)容

該工作原位構(gòu)建外延氮摻雜石墨烯包覆SiC納米顆粒,，利用氮摻雜石墨烯與SiC表面Si-C間的相互作用，構(gòu)筑利于電荷轉(zhuǎn)移的通道,，增強(qiáng)電池的倍率性能和循環(huán)性能,。結(jié)合第一性原理分析，表面Si-C化學(xué)鍵的存在提高了該復(fù)合結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電性,，促進(jìn)電荷遷移,，進(jìn)一步降低鋰離子遷移能壘，調(diào)控電荷分布,，提升電池的倍率和循環(huán)性能,。全電池性能測試結(jié)果顯示其良好的實(shí)際應(yīng)用前景。本研究利用表面構(gòu)筑增強(qiáng)電極材料導(dǎo)電性及鋰離子存儲性能,，提供了一種納米結(jié)構(gòu)表面調(diào)控的設(shè)計方式,。

3 研究相關(guān)

博士后孫長龍為本文的第一作者,，王家海教授和邵敏華教授為共同通訊作者，廣州大學(xué)為第一單位,。王家海,，廣州大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院教授，團(tuán)隊研究方向包括能源催化材料,、鋰電池,、生物化學(xué)傳感器、納米孔單分子計數(shù)器和5G通訊,。代表性成果發(fā)表在Advanced Materials,、Biosensor and Bioelectronics、J. Am. Chem. Soc.,、Nano Letters ,、Nano-Micro Letter 、Nano Energy等國際知名期刊,。

論文鏈接

         https://doi.org/10.1007/s40820-023-01175-6