近日
，环化学院纳米所张海娇团队在纳米领域的国际驰名期刊《ACS Nano》上颁发题为“Liquid Metal Induced Self Healing Interface and 3D Porous Configuration Enable a High-Performance Si/Carbon Anode for Lithium-Ion Storage”的钻研论文。

硅基资料凭借其极高的理论比容量、合适的工作电位及丰硕的天然储量
，被视为下一代高能量密度负极的梦想选择。然而
，其充放电过程中高达300%的体积膨胀率
，易引发电极开裂、界面失稳及循环寿命锐减等问题
，成为造约贸易化利用的主题痛点。镓基液态金属（GaInLMs）因其高导电性和动态自适应能力
，被视为优化硅基电极的关键职能资料；但传统造备工艺难以预防大尺寸颗粒的天生
，严沉限度了锂离子的有效扩散
，这一瓶颈亟待突破。

鉴于此
，钻研团队创新性地引入镓铟液态金属
，通过冷冻干燥和热还原工艺
，结合双碳先驱体战术
，成功构筑了三维贯通的优异导电网络
，实现了硅纳米颗粒在液态金属建饰的多孔碳框架中的均匀封装
，获得了具佑装自建复”能力的硅碳复合锂离子电池负极资料（GaInSi@PCC）。重要创新点体此刻：1）应力自适应与界面自建复：包裹于硅颗粒表表的GaIn液态金属在循环中产生塑性变形
，动态缓冲体积膨胀应力
，并能即时建复电极裂纹
，与多孔碳骨架协同
，显著提高了电极资料的界面不变性和结构齐全性；2）离子传输与界面协同优化：理论推算批注
，GaIn组分可优化锂离子的吸附与扩散能垒。液态金属与碳网络形成的高效陆续导电通路
，协同提升了电荷传输动力学
，并疏导形成了不变且兼具高离子电导率的富无机相的固态电解质膜。

得益于上述设计
，GaInSi@PCC负极资料展示出优异的储锂机能
，不仅拥有高的初次库仑效能
，在长循环中也阐发出卓越的不变性。将其与商用高容量正极NCM811匹配组装的全电池
，在0.5?C倍率下循环100次后
，容量维持率高达86.8%。该钻研通过“机械缓冲—界面自愈—传输协同”的奇妙设计
，为攻克硅基负极的体积膨胀与界面不不变难题提供了切实可行的资料解决规划
，对推动高能量密度锂离子电池的发展拥有沉要意思。

亿万先生MR博士生程钟灵为本文第一作者
，张海娇教授为通讯作者
，亿万先生MR为第一实现单元和唯一通讯单元。该钻研获得了上海市科委科技创新行动打算、国度及上海市沉点尝试室盛开课题等项主张支持
，并得到了岛津企业治理(中国)有限公司刘仁威博士的援手。

论文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.5c17891