近日，北京化工大学材料科学与工程学院齐胜利教授团队在《Advanced Functional Materials》上发表了题为“In-Situ Engineering of a 3D Branched Polyimide/Silver Interface Layer with Dual Ion-Electron Conductivity for Superior Structural Integrity and Long-Cycle Stability of Silicon Anodes”的研究论文。论文报道了一种兼具优异导离子和导电子性能的三维支化聚酰亚胺@银硅基负极界面层，有效提升硅基负极长期循环稳定性。
硅基材料由于其优异的理论容量被认为是下一代锂离子电池负极材料中极具潜力的候选者。然而，硅在锂化与脱锂化过程中过大的体积变化和连续的界面副反应导致其容量衰减严重，阻碍了硅基负极的产业化推广。该研究通过对聚酰亚胺进行结构设计，共聚多种功能单体使三维支化聚酰亚胺具有优异的模量和韧性，从而有效抑制硅基负极体积膨胀。同时，原位还原三氟乙酰丙酮银在聚酰亚胺中形成超小银纳米团簇增强了载流子的迁移率，促进形成稳定的SEI层。该设计解决了刚性导电涂层过脆和柔性聚合物涂层导电性差的问题，使芳香族聚酰亚胺界面层能够在抑制硅阳极体积膨胀的同时提高电子和离子导电性。以支化聚酰亚胺@银为界面层的Si负极表现出长期的循环稳定性，在1 A g-1电流密度循环350次后仍然具有1103.9 mAh g-1的比容量。这种策略也被证明适用于提高SiOx阳极的长循环性能，在1 C倍率下循环400次后仍具有89.3%的容量保持率。此外，与NCM811为正极组装成的软包电池在100次循环后的容量保持率为82.6%。这项工作为开发高容量电极提供了一条新颖且实用的途径。
北京化工大学博士研究生康永军为论文的第一作者，材料科学与工程学院齐胜利教授为本论文的通讯作者，北京化工大学为第一完成单位。该研究得到了国家自然科学基金与中央高校基本科研业务费的支持。
原文链接：https://doi.org/10.1002/adfm.202504861
