近期，正规买球十大平台吴复忠教授课题组在锂离子电池硅负极领域取得了新进展，相关研究论文以“Robust MXene adding enables the stable interface of silicon anodes for high-performance Li-ion batteries”为题，在线发表于Chemical Engineering Journal（IF=16.7）。正规买球十大平台博士生唐洁为论文的第一作者，吴复忠教授为唯一通讯作者。
随着便携式电子产品和电动汽车的快速发展，对具有高能量密度和长寿命的锂离子电池需求空前高涨。与传统的商业石墨负极相比，硅（Si）基材料具有理论比容量高、放电平台低和环境友好等优点，被认为是最具潜力的下一代锂离子电池负极材料。然而，充放电过程中巨大的体积膨胀（270%）导致电极粉化，不稳定的固体电解质界面（SEI）的反复形成，及低库仑效率(CE)。同时低的本征电导率 (10-5Sm-1)和缓慢的Li+扩散动力学(10-14-10-13 cm2s-1)阻碍了硅负极的发展。目前，硅负极的改性主要集中于结构设计、复合改性及粘结剂与电解质的设计与选择，作为电池体系中重要组成部分的导电剂却鲜有报道。
Ti3C2Tx对ICE及放电容量的影响及作用机理
基于此，本工作以二维材料Ti3C2Tx替代传统的乙炔黑（CB）作为导电剂，应用于Si负极的制备。通过对Ti3C2Tx的含量进行了调控，研究其电极首次库仑效率(ICE)、循环性能、容量贡献及循环保持率的影响。结果显示，Si-M1电极在1Ag-1的电流密度下循环100次后的放电比容量为2522.6mAh/g，在5Ag-1电流密度下的放电比容量为1867.1 mAh·g-1，显示出良好的电化学性能。进一步分析表明：Ti3C2Tx与CB相比具有以下三个优点：1）优良的导电性有利于Si负极容量的释放；2）层状结构可以抑制Si的体积膨胀，使Si与集流体保持良好的电接触；3）Ti3C2Tx的终端基团不仅可以增加与活性物质及粘结剂的结合强度，而且有利于在SEI中形成具有良好导电性的组分。这一新见解有助于促进硅负极的应用，并有望扩展到其他负极材料，如Sn、Ge等。
文章详情：https://doi.org/10.1016/j.cej.2022.139139
Jie Tang, Fuzhong Wu*, Xinyi Dai, Jiawang Zhou, Huixia Pang, Xingyu Duan, Bo Xiao, Dongjia Li, Junliang Long. Chemical Engineering Journal（2022），DOI:10.1016/j.cej.2022.139139
该研究得到国家自然科学基金，贵州省科技计划项目，正规买球十大平台培育项目，以及贵州省高层次创新型人才基金的支持。
通讯作者介绍
吴复忠，博士，教授、博导、贵州省省管专家、贵州省百层次人才入选者、第八届贵州省优秀科技工作者、贵州省高性能锂离子电池电极材料科技创新人才团队领衔人。主要从事冶金过程能源节约理论与技术及电化学储能器件研究等。作为课题组负责人先后主持国家自然科学基金4项（两项面上基金）、国家科技部重点研发计划课题以及其他省部级项目20余项。以第一作者/单独通讯作者身份在Chemical Engineering Journal, ACS Sustainable Chemistry & Engineering., Ceramics International, Journal of Alloys and Compounds、International Journal of Energy Research等期刊上发表SCI论文20余篇，2019年获贵州省科技进步一等奖（排名第一），国家授权发明专利4件，成果转化1项。
第一作者介绍：
唐洁，正规买球十大平台2020级博士，师从正规买球十大平台吴复忠教授，主要研究方向为锂离子电池硅基负极的制备及改性。
一审：姬 丹
二审：王丽远
三审：胡环宇