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圖1.論文被遴選為《Advanced Energy Materials》封面文章

1. 研究背景

圖2.木質(zhì)纖維素衍生Si/C復(fù)合材料用于可充電電池

2. 硅源的選擇

圖3. 木質(zhì)纖維素基硅源用于制備Si/C 復(fù)合材料

圖4.非木質(zhì)纖維素衍生硅源用于制備Si/C復(fù)合材料

3. Si/C復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

  碳材料在充放電過程中表現(xiàn)出結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，能夠有效地傳輸電荷，提高電極的充放電性能，使其成為與硅制備復(fù)合材料的理想基質(zhì)。在Si/C復(fù)合材料中，碳材料主要發(fā)揮導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)的作用，增強(qiáng)復(fù)合材料的導(dǎo)電性，并在充放電過程中提供良好的接觸介質(zhì)。此外，碳材料在離子傳輸過程中也能有效增強(qiáng)活性材料內(nèi)部及界面處的離子傳輸能力。因此，Si/C的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)代表了一種針對(duì)性的有效策略，以適應(yīng)負(fù)極中硅在充放電循環(huán)期間的體積變化。根據(jù)微觀結(jié)構(gòu)的不同，Si/C復(fù)合材料大致可分為嵌入式結(jié)構(gòu)、核殼結(jié)構(gòu)以及蛋黃殼等結(jié)構(gòu)類型。

4. Si/C復(fù)合材料的功能化調(diào)控

圖5.Si/C復(fù)合材料的功能化調(diào)控策略

5. 木質(zhì)纖維素衍生 Si/C 復(fù)合材料應(yīng)用于可充電電池

圖8. 木質(zhì)纖維基Si/C復(fù)合材料在可充電電池應(yīng)用中可能面臨的挑戰(zhàn)及其解決方案

  原文鏈接：https://doi.org/10.1002/aenm.202403593

作者簡(jiǎn)介

李威，天津科技大學(xué)2023級(jí)博士研究生。主要研究方向是木質(zhì)素衍生功能材料在儲(chǔ)能以及光熱領(lǐng)域應(yīng)用。曾獲中國(guó)商業(yè)聯(lián)合會(huì)科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)、天津科技大學(xué)研究生“十佳學(xué)術(shù)之星” 、兩次獲研究生國(guó)家獎(jiǎng)學(xué)金等榮譽(yù)。以第一作者在Advanced Materials、Advanced Energy Materials、Carbon Energy、Nano Energy等期刊發(fā)表論文10余篇。申請(qǐng)/獲授權(quán)發(fā)明專利4項(xiàng)（其中授權(quán)國(guó)際專利2項(xiàng)）。

王冠華，天津科技大學(xué)特聘教授，博士生導(dǎo)師，主要研究方向?yàn)榫G色生物質(zhì)精煉過程木質(zhì)素化學(xué)及高值轉(zhuǎn)化利用。入選天津市青年人才托舉工程，天津市創(chuàng)新人才推進(jìn)計(jì)劃青年科技優(yōu)秀人才，天津市青年科技人才科技成果孵化轉(zhuǎn)化PLUS培育計(jì)劃，2024年度全球前2%頂尖科學(xué)家榜單，獲天津市優(yōu)秀青年科技工作者及全國(guó)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)優(yōu)秀博士等榮譽(yù)稱號(hào)。先后獲批國(guó)家自然科學(xué)基金面上/青年基金，天津市自然科學(xué)基金等國(guó)家及省部級(jí)項(xiàng)目；以第一或通訊作者在Advanced Materials、Advanced Energy Materials和Advances in Colloid and Interface Science等高水平期刊發(fā)表論文60余篇，其中，ESI熱點(diǎn)/高被引論文8篇，封面論文5篇；授權(quán)發(fā)明專利12項(xiàng)，主持制訂團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)1項(xiàng)。研究成果獲國(guó)家林草局梁希林業(yè)科技進(jìn)步獎(jiǎng)、中國(guó)商業(yè)聯(lián)合會(huì)科技進(jìn)步獎(jiǎng)、中國(guó)輕工聯(lián)合會(huì)科技進(jìn)步獎(jiǎng)、中國(guó)產(chǎn)學(xué)研合作促進(jìn)會(huì)產(chǎn)學(xué)研合作創(chuàng)新成果獎(jiǎng)等。

徐婷，天津科技大學(xué)特聘教授、國(guó)家級(jí)重大人才計(jì)劃青年人才、中國(guó)科協(xié)青年人才托舉工程（中科協(xié)資助）入選者，中國(guó)未來女科學(xué)家計(jì)劃候選人。任SCI一區(qū)期刊《eScience》《Innovation》、中文核心期刊《中國(guó)造紙》《中國(guó)造紙學(xué)報(bào)》《林業(yè)工程學(xué)報(bào)》等（青年）編委。研究方向包括紙基先進(jìn)功能材料、纖維素納米材料的可持續(xù)制備及先進(jìn)納米生物質(zhì)復(fù)合材料等。先后主持國(guó)家自然科學(xué)基金、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃子課題、中央引導(dǎo)地方科技發(fā)展項(xiàng)目、企業(yè)橫向項(xiàng)目等10余項(xiàng)。以第一/通訊作者在Advanced Materials、Advanced Energy Materials、Advanced Functional Materials等學(xué)術(shù)期刊發(fā)表論文40余篇（其中ESI高被引論文21篇、封面論文15篇）。申請(qǐng)/獲授權(quán)發(fā)明專利11項(xiàng)，制定行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)1項(xiàng)。入選美國(guó)斯坦福大學(xué)“全球前2%頂尖科學(xué)家”，先后獲國(guó)家林草局梁希林業(yè)科技進(jìn)步獎(jiǎng)、中國(guó)商業(yè)聯(lián)合會(huì)科技進(jìn)步獎(jiǎng)、美國(guó)工程化科學(xué)協(xié)會(huì)青年研究員獎(jiǎng)等。

司傳領(lǐng)，天津科技大學(xué)教授、博導(dǎo)、全國(guó)青聯(lián)委員、科技處副處長(zhǎng)。入選國(guó)家“萬(wàn)人計(jì)劃”科技創(chuàng)新領(lǐng)軍人才、教育部新世紀(jì)優(yōu)秀人才支持計(jì)劃、國(guó)家林草局科技創(chuàng)新領(lǐng)軍人才、天津市有突出貢獻(xiàn)專家、天津市特聘教授、天津市科技創(chuàng)新領(lǐng)軍人才、天津市131創(chuàng)新型人才工程第一層次等人才計(jì)劃。入選科睿唯安“全球高被引科學(xué)家”榜單、美國(guó)斯坦福大學(xué)“全球前2%頂尖科學(xué)家”終身科學(xué)影響力和年度科學(xué)影響力榜單、Bentham Ambassador等。主要從事制漿造紙及生物質(zhì)資源高值化利用方面的教學(xué)研究工作，研究成果獲教育部霍英東教育基金會(huì)高等院校青年教師獎(jiǎng)、國(guó)家林草局梁希林業(yè)科技進(jìn)步獎(jiǎng)、中國(guó)商業(yè)聯(lián)合會(huì)科技進(jìn)步獎(jiǎng)、中國(guó)輕工聯(lián)合會(huì)科技進(jìn)步獎(jiǎng)、中國(guó)產(chǎn)學(xué)研合作促進(jìn)會(huì)產(chǎn)學(xué)研合作創(chuàng)新成果獎(jiǎng)等。