近日，环化学院纳米所张海娇团队在资料领域的国际驰名期刊《Advanced Functional Materials》上颁发题为“A stress-buffering hierarchically porous silicon/carbon composite for high-energy lithium-ion batteries”的钻研论文。

硅基负极资料凭借其超高理论容量、低锂化电位及丰硕储量，成为突破锂离子电池能量密度瓶颈的关键资料。然而，其低的本征导电性和循环过程中巨大的体积变动通常导致电极资料的粉化和脱落及固体电解质膜不成控成长等问题，进而影响电池的机能。固然通过分歧纳米结构的调控，在临界粒径下可肯定水平上缓解机械应力并缩短离子扩散蹊径，但其容量衰减与循环不变性仍面对着很大的挑战。

为相识决以上问题，团队基于有限元分析领导，选取微孔沸石分子筛ZSM-5作为硅源，结合镁热还原过程与共聚物导向的合成战术，构建了以多孔硅为核、氮掺杂介孔碳为壳的多级孔硅/碳复合伙料。通过内表兼建的结构设计，所得电极资料实现了急剧的锂离子传输动力学、高效的应力缓冲能力、低体积膨胀个性及优异的机械不变性。相较于传统的核壳结构和纯的多孔硅电极，蛋黄壳结构的复合伙料展示了优异的储锂机能，在0.2 A g^-1电流密度下经过300次循环仍能维持1769.8 mAh g^-1的高可逆容量，每圈的容量衰减率仅为0.016%。原位和非原位表征了局进一步证实，得益于富含氟化锂等无机相固体电解质膜的形成，该复合伙料在电化学反映中阐发出高度可逆的锂离子嵌入/脱出行为。此表，全电池测试批注所得资料拥有优良的现实利用潜力。本钻研通过对蛋黄壳结构与核壳结构资料电化学机能的综合评估，为若何有效平衡硅基资料在应力-应变前提下的结构不变性与传输动力学行为提供了一些参考。

亿万先生MR博士钻研生程钟灵为本文第一作者，张海娇钻研员和武汉理工大学苏宝连院士为通讯作者，并得到了华东师范大学刘月明钻研员和岛津企业治理(中国)有限公司刘仁威博士的援手和支持，亿万先生MR为第一实现单元和通讯单元。

该工作获得了上海市科委科技创新行动打算和国度/教育部/上海市沉点尝试室盛开课题等的赞助和支持。

论文链接：https://doi.org/10.1002/adfm.202505207