与纳米硅相比，微米级硅阳极因其高能量密度、良好的加工性能和减少的副反应而受到广泛关注。但是，微米尺寸硅材料会经历更大的体积变化以及体相中缓慢的锂离子传输动力学和裂化的导电性严重限制了其实际应用。

    鉴于此，课题组孙林教授带领研究团队，通过酸刻蚀商用硅铝合金制备了微米级多孔硅材料（pSi）。在此基础上，通过球磨向pSi中引入了锗（Ge）原子，与此同时，还引入了液态金属GaInSn合金（LM），制备得到了Ge和LM协同改性的微米多孔硅复合材料（pSi/Ge@LM）。金属Ge原子和LM的引入能够协同提升pSi电极的导电性能以及提高电极的振实密度。此外，由于LM同时具有金属性和流动性，利用其独特的“自愈”特性，能够有效修复由于颗粒分裂引起的电接触不良。得益于金属Ge原子和LM的协同作用，利用pSi/Ge@LM作为负极，金属Li作为对电极组装的半电池显示了显著提升的电化学性能，在0.2 A g^-1的电流密度下可逆比容量超过2000 mAh g^-1，并且循环100圈后容量保持率超过85%。这项工作表明液态金属合金和Ge的协同可以稳定微米级硅负极，为构建高能量密度锂离子电池提供有益的借鉴。

图1 pSi/Ge@LM的制备流程和形貌表征

图2 电池性能测试

图3 pSi/Ge@LM负极在维持良好电接触和保持结构完整性的机理示意图

该工作以“Synergistic engineering of micron-sized porous silicon anodes via Ge doping and liquid metal alloy modification for high-energy-density lithium-ion batteries”为题，在线发表在Journal of Materials Chemistry A，孙林教授为论文第一/通讯作者。此项研究得到了国家自然科学基金（项目编号：52202309）、江苏高校“青蓝工程”人才项目、江苏省碳达峰碳中专项创新基金（项目编号：BK20220008）、配位化学国家重点实验室开放课题（编号：SKLCC2308）等经费支持。

 文章链接：https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2025/ta/d5ta00298b/unauth#fn1