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一站式产业化预锂技术引领者天津中能锂业有限公司硅负极是目前锂离子电池负极材料研究的热点之一，其极高的理论容量（mAhg-1）和较低的锂化电位（~0.4Vvs.Li/Li+）可极大提高常见石墨负极的能量密度。然而，硅自身电导率很低且在电化学反应中会发生超%的体积膨胀，这导致了硅基负极在实际应用时循环稳定性较差，容量衰退严重。图1.利用手风琴石墨烯阵列框架负载硅纳米粒子近日，复旦大学高分子科学系卢红斌教授团队和西北工业大学材料学院董雷教授在EnergyEnvironmentalMaterials上发表了题为Accordionframeworksenablefree-standing,highSicontentanodeforLi-ionbatteries的研究论文。该研究提出了利用手风琴石墨烯框架来负载并限域硅纳米粒子的策略，在提升锂离子扩散动力学同时抑制硅纳米粒子膨胀，从而改善硅负极的容量、倍率和含量比。
团队在年首次提出手风琴状石墨烯阵列框架概念以来，对手风琴状石墨烯框架进行了系列研究（Chem.Mater.,29,;NanoEnergy,70,;Sci.ChinaMater.,64,;Chem.Soc.Rev.,46,;ElectrochimicaActa,,）。团队发现这种石墨烯结构不仅提供了大量规整可调的二维空间，允许人们方便的研究二维限域空间中材料生长以及化学/物理反应，同时也提供了连续且贯通的离子传输通道，有利于改善离子向框架内部的扩散动力学。基于此，当利用手风琴石墨烯阵列框架负载硅纳米粒子后，这种二维限域空间很大程度抑制了硅粒子的体积膨胀，并且贯通的离子传输通道十分利于快速的电化学反应，从而可以同时提升硅负极稳定性和倍率性能。作者简介：董雷，西北工业大学材料学院教授，在复旦大学高分子科学系取得博士学位。研究方向为石墨烯及类似二维材料的高效制备、高性能锂离子电池、石墨烯基离子筛分膜。以一作/通讯身份在Nat.Commun.,Adv.Mater.,Chem.Soc.Rev.,Adv.Sci.,NanoEnergy,EnergyStorageMater.,Chem.Eng.J.,Chem.Mater.等期刊发表论文多篇，他引千余次。课题组主页：