近日，我校耐火材料与冶金国家重点实验室张少伟/张海军教授领导的“先进材料研究团队”在锂离子电池领域取得新进展，研究成果“On the Practical Applicability of Rambutan-like SiOC Anode with Enhanced Reaction Kinetics for Lithium Ion Storage”发表于材料学科TOP期刊《Advanced Function Materials》，论文链接：https://doi.org/10.1002/adfm.202302348。我校2021级博士研究生李可琢为本文第一作者，耐火材料与冶金国家重点实验室张海军教授和雷文副教授为本文共同通讯作者。
SiOC由于其结构组分可调，可逆容量高和体积膨胀小等优点而被认为是下一代锂离子电池阳极的候选者。然而，SiOC较低的比表面积以及固有的低导电性限制了其进一步的发展应用。基于此，本文提出一种简单的水热处理结合甲烷热解CVD策略，制备了类红毛丹状垂直石墨烯包覆的空心多孔SiOC（Hp-SiOC@VG）球形颗粒。甲烷气氛下原位生长的垂直石墨烯提高了SiOC的导电性，进而增强了Li+的扩散动力学；该材料的中空多孔结构有效缓解了嵌/脱锂过程产生的体积膨胀；SiOC基体中较高含量的可逆结构单元（SiO3C和SiO2C2）显著提高了储锂容量；结合DFT理论计算结果揭示了SiOC基体中不同的Si-O-C四面体结构单元对于储锂容量的贡献。所制备的Hp-SiOC@VG材料在扣式全电池以及软包电池中皆表现出优异的性能，研究结果对SiOC电极材料的实际应用与发展具有重要意义。目前，已与中国科学院成都有机化学研究所谢正伟研究员开展合作，尝试作为负极材料在锂离子电池中进行商业应用。
图1 Hp-SiOC@VG负极材料在锂离子电池中的优势
上述研究工作得到了省部共建耐火材料与冶金国家重点实验室、国家自然科学基金等项目资助。
