电极材料的设计与优化是构建高效锂离子电池的关键。其中，硅基负极具有较高的理论容量和相对较低的工作电位，在高效电极的开发中受到极大关注。然而，脱嵌锂过程中较大的体积波动和较差的本征电导率导致的不稳定SEI膜的形成以及容量的快速衰减，严重阻碍了其进一步的商业化应用。为了解决上述缺陷，研究人员通过采用硅碳复合等策略来提高电导率和缓解体积变化带来的有害影响。然而目前大多数硅碳复合材料的设计依赖于硅基、碳基材料的物理结合，导致碳基体分布不均匀等问题。
近日，我院姜苗苗博士合成了一种碳基质均匀分布的多孔SiOx/C纳米球（BSC），并采用各向异性成核的生长策略，通过调节反应环境来控制有机硅烷在纳米球表面的成核形式，在纳米球表面组装立方或棒状结构，成功构建了具有不同碳密度框架的不对称SiOx/C Janus结构。随后，系统研究了不同碳密度框架对电化学性能的影响，并证实了较高内部碳密度有助于电化学性能的增强。同时，还发现这种材料内部碳框架以及多孔结构不仅有利于离子和电子的有效传递，还为电极材料的体积膨胀提供了充足的缓冲空间，即使在1000次循环后仍表现出优异的稳定性。
这项工作为先进储能应用的硅碳复合材料的设计和开发提供了参考和借鉴意义，相关研究成果以“Constructing Asymmetric SiOx/C Janus Structures with Diverse Carbon Density Frameworks Enables Electrochemical Stability”为题，发表于国际知名期刊Small Methods（JCR一区，中科院二区，影响因子10.7）。姜苗苗博士为该论文第一作者，湖北师范大学为第一通讯单位，上述研究工作受到光电转换材料与器件湖北省重点实验室平台支持。
论文原文链接： https://doi.org/10.1002/smtd.202500096
作者简介：
姜苗苗，博士，湖北师范大学材料科学与工程学院讲师。主要从事锂离子电池负极材料的可控构筑及聚合物电解质相关的研究，以第一作者在Advanced Functional Materials, Advanced Science, Small Methods等国际学术期刊上发表SCI论文7篇，申请国家发明专利5项。