［本站讯］近日，山东大学材料科学与工程学院冯金奎副教授课题组在多孔硅的制备及其在锂离子电池的应用方面取得了最新进展，其研究成果“Green, Scalable, and Controllable Fabrication of Nanoporous Silicon from Commercial Alloy Precursors for High-Energy Lithium-Ion Batteries”发表在顶级期刊ACS Nano (IF = 13.942)上，文章第一作者为材料学院2016级硕士研究生安永灵，通讯作者为材料学院冯金奎副教授，山东大学为独立完成单位。
锂离子电池由于比能量高、自放电小、绿色环保、循环寿命长等优点，已经成为电动汽车最有前景的电源体系。目前锂离子常用的负极材料主要是石墨类材料，其理论容量只有372 mAh/g，这严重限制了锂电池性能的整体提高，所以开发新型的比能量高的负极材料尤为重要。
金属硅和锂可以形成硅锂合金(Li4.4Si)，其理论比容量可达4212 mAh/g，并且硅的储量丰富，来源广泛，是一种理想的锂离子电池负极材料。但是硅作为负极材料存在以下缺点：循环过程中的体积膨胀易使硅负极破碎，从而造成电极材料粉化脱落，导致电池性能衰减；SEI膜的连续生长会消耗电解液和锂盐，从而造成库伦效率低和循环稳定性差等问题。
解决上述问题最有效的方法是将硅多孔化。化学脱合金具有在室温下可操作、工艺简单、可大规模生产等优点，因此被用来制备多孔硅。但是在这一过程中会用到一些有污染性的物质。基于上述问题，冯金奎副教授课题组通过真空脱合金的方法来合成多孔硅，这种方法具有绿色、简单、可大规模生产等优点，多孔硅的孔隙率可以通过时间和温度来调控，同时副产物也可以回收利用，本方法制备的多孔硅锂离子电池负极材料展现出优异的电化学性能，基于该研究工作的专利申请已获受理。
近年来，冯金奎副教授课题组从事多孔材料及其在储能领域的应用研究，并取得了一定的成果。相关工作包括通过合成多孔铜作为金属锂负极集流体，有效抑制锂枝晶的生长，从而提高电池的安全性(Nano Energy, 2018, 47, 503-511)。上述研究得到山东大学化学院熊胜林教授等的帮助，并受到山东大学青年学者项目、山东省自然科学基金、国家自然科学基金重点项目、国家自然科学基金面上项目、泰山学者计划的支持。
相关链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.8b02219
