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陈永胜教授课题组结合在纳米技术和石墨烯材料领域的专长，经 过近 10 几年的研究，采用低成本的原材料、易工业化的工艺技术制 备了石墨烯包覆的硅基负极材料，主要技术创新点包括：1）采用独 特的、具有自主知识产权的纳米技术将大粒径的硅粉进行纳米化处理，纳米化大大缓解了硅在充放电过程中体积变化的问题，从而从根本上 解决了硅基负极材料循环性能差的问题；2）石墨烯包覆则充分发挥 了石墨烯导电导热性能好、机械性能优异、电化学性能稳定等特点，改善了材料的锂离子扩散性能和电子导电性，大大提高了功率特性

陈永胜教授课题组发明的石墨烯包覆硅基负极材料，从制备过程上讲，具有工艺简单、成本低廉、易工业化的特点；从性能上讲，具有比容量高、稳定性好、压实密度大等优点，与高比容量正极组成的锂离子电池的能量密度是当前商业化锂离子电池能量密度的数倍以上。

应用于便携式电子产品、无人机、新能源汽车和储能电池系统等一系列新技术领域。

南开大学材料学科ESI排名位于全球前1‰。论文篇均被引频次、CNCI以及总被引次数等衡量科研质量的指标数据均居世界前列。基础研究方面，“配位聚合物构筑与结构性能调控”获2014年国家自然科学二等奖，“面向能源转化与存储的有机和碳纳米材料研究”获2018年国家自然科学二等奖（排名第三）；“固体催化剂结构缺陷调控方法和机理研究”获2019年国家自然科学二等奖（排名第四）；“多电子反应材料与新型二次电池的构筑”获2015年天津市自然科学二等奖；“基于无机-有机杂化的配位空间的构筑与性能研究”获2018年天津市自然科学特等奖；“多级孔材料的自组装构筑及其性能研究”获2018年天津市自然科学三等奖；“太赫兹微纳结构材料与功能器件”获2021年天津市自然科学二等奖（排名第七）。应用研究方面，“高比能动力电池用高镍氧化物材料关键技术研究和应用”获2021年天津市科技进步一等奖（排名第四）；“高性能锂离子动力电池用三元正极材料的关键技术及产业化应用”获2019年天津市科技进步二等奖（排名第七），并有多项研究成果实现技术转让/转化，还与中石化、中石油、国隆化工、天津包钢稀土研究院、中国电子科技集团公司等

硅基材料在充放电过程中较大的体积变化率（>300%）限制了其商业化应用，较大的体积变化导致极片碎裂以及电解液在材料表面持续分解，从而造成其循环性能剧烈下降。另外，硅基材料为半导体，其导电性较差，从而导致硅基负极材料的倍率性能较差。如何解决硅基负极材料这两大缺点是普及硅基材料在锂离子电池应用的关键。

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