盐城工学院孙林教授，ACS Appl. Mater.：利用Zintl化合物的氧化还原反应制备用于高性能锂离子电池负极的多孔硅负极

第一作者：孙林

通讯作者：孙林*，金钟*

单位：盐城工学院，南京大学

多孔硅 （pSi） 被认为是下一代高能量密度锂离子电池 （LIB） 阳极的有前途的候选者，因为它具有减轻体积膨胀应力的能力。然而，由于其较大的比表面积，缺乏高效的制备方法和严重的副反应阻碍了其商业化发展。因此，如何从安全，高效，可持续性发展的技术角度来扩展pSi材料的制备方法以便更好的提高锂离子电池的能量密度，这是促进未来电池技术发展的主要环节。

近日，来自盐城工学院的孙林教授与南京大学的金钟教授合作，在国际材料类知名期刊ACS Applied Materials & Interfaces上发表题为“Facile Redox Synthesis and Surface Engineering of Porous Silicon from Zintl Compound for High-Performance Lithium Ion Battery Anodes”的研究文章。该文章利用Zintl化合物Mg₂Si和SiO₂的氧化还原反应特性，开发了用于高能量密度LIB的多孔硅基阳极材料。进一步，在C₂H₄/Ar气氛中，通过化学沉积在pSi的内部和表面沉积石墨化的碳，形成了具有较高振实密度的pSi@C复合材料。

为了评估pSi@C在高能量密度锂离子电池中的潜在应用，我们做了一系列电化学性能测试，测试结果见图2。为了提高电极首圈库伦效率，对极片进行了预锂化处理。如图2(b)所示，预锂化之前，初始循环中的放电和充电容量分别为2741.5和1695.5 mAh g^-1，即ICE为61.8%。预锂化后，第一个循环的相应容量分别为1376.6和1564 mAh g^-1。图2(c)显示了pSi@C电极在不同循环频率下的放电-充电电压曲线。各个循环的放电/充电曲线明显重叠，表明电极具有良好的可逆性。如图2(d)，在电流密度为0.1 A g^-1时，pSi@C电极提供了1500 mAh g^-1的高容量。相比之下，pSi电极的容量从1000 mAh g^-1迅速衰减到0，主要是由于pSi样品的导电性恶化和体积膨胀容限不足。其中图2(e)在1 A g^-1下重复充电/放电1000次后，比容量从980下降至555 mAh g^-1，容量保存率为56.7%。pSi@C电极的倍率能如图2(f)所示，当电流密度为0.1、0.3、0.5、0.7、1.0、2.0、3.0和5.0 A g^-1时，pSi @C的放电比容量分别为1476.1、1210.7、1091.8、994.2、924.1、736.6、621.9和438.1 mAh g^-1。同时，电流密度恢复到0.1A g^-1后，相应容量恢复到1325.4 mAh g^-1，表明pSi@C电极具有优异的速率性能。

Facile Redox Synthesis and Surface Engineering of Porous Silicon from Zintl Compound for High-Performance Lithium Ion Battery Anodes

孙林教授简介：南京大学兼职硕士生导师，盐城工学院、常州大学硕士生导师，2017年获得南京大学博士学位，盐城工学院能源与应用催化科技创新团队负责人。入选江苏高校“青蓝工程”优秀青年骨干教师（2023），江苏省高层次创新创业人才引进计划科技副总。在Adv. Funct. Mater., Energy Storage Mater., Small, Nano Res.等国内外重要期刊发表SCI论文50余篇，论文合计被引用1700余次，H因子24。主持国家自然科学基金、江苏省自然科学基金、江苏省科技厅碳达峰碳中和科技创新专项，江苏省博士后基金等多项省部级以上项目，作为研究骨干参与国家自然科学基金面上、青年项目5项。获得2021年江苏省科学技术奖三等奖，2024年中国化工学会科学技术奖二等奖，Nano Research/ Nano Research Energy学术新星奖，“绿色能源 创享未来”首届中国可再生能源技术创业大赛三等奖，江苏省科协青年会员创新创业大赛一等奖，盐城市自然科学学术成果二等奖，盐城市政府专利奖银奖等。

金钟教授简介：南京大学化学化工学院教授、博导、南京大学新材料与能源技术研发中心主任。2003年和2008年分别获得获北京大学学士和博士学位。2008-2014年先后在美国Rice大学和麻省理工学院进行博士后研究。2014年起任教于南京大学，入选了国家“万人计划”科技创新领军人才、国家自然科学基金优秀青年科学基金、国家海外高层次人才引进计划青年项目。主要研究领域是能源化学和材料化学，包括：清洁能源转换与存储材料的结构设计、物理化学机制研究和功能器件应用。已在Nature Chem.、Nature Commun.、JACS、Angew. Chem.、Adv. Mater.等学术期刊发表SCI论文>270篇，他引>20000次，H因子75。主持国家重点研发计划“纳米科技”重点专项青年科学家项目、JW科技委GF科技创新特区项目、装备预研教育部联合基金青年人才项目、国家自然科学基金、江苏省碳达峰碳中和科技创新专项、江苏省杰出青年基金等科研项目。

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