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(通讯员:刘秀雪)近日,威尼斯娱乐城 曾玉彬教授团队在国际权威期刊《先进功能材料》(Advanced Functional Materials)上发表了关于高性能锂离子电池厚电极制造技术的最新研究成果。论文题目为“Synchronized Drying and Structural Engineering of Thick Electrodes for High-Performance Lithium-ion Batteries by Laser Processing”。博士生刘秀雪和硕士生黎家豪为共同第一作者,曾玉彬教授、陈重学副教授和郑怀教授为共同通讯作者。
随着电动汽车与便携电子设备对续航与快充的需求日益迫切,锂离子电池正面临能量密度与功率性能的双重挑战。厚电极技术通过增加活性物质负载量,被视为是突破能量密度限制的关键路径。然而,电极增厚不可避免地导致离子/电子传输路径延长,内阻与极化效应加剧,严重制约了倍率性能与循环稳定性。更为关键的是,现有制造工艺普遍将电极的“干燥”与“结构化”工序分离。这种分步模式不仅流程繁琐、能耗高、效率低,更易引入结构缺陷,成为制约厚电极性能提升的工艺瓶颈。

图1激光加工电极(a)工艺流程图;(b-d)微观形貌;(e)超声透射成像。
针对上述挑战,曾玉彬教授团队提出了一种基于纳秒脉冲激光技术的原位耦合制造新方法,其核心在于实现了从湿电极到功能化厚电极的“一步式”高效制备。该方法在单一工序内,利用高能激光同步完成了电极的快速稳定干燥与表面微结构的精准构筑,成功诱导形成垂直取向的周期性微沟槽与多级孔隙。由此构建的“宏观通道-微观空腔-纳米孔洞”跨尺度协同传输网络,为离子和电子开辟了双连续的快速通道,从根本上优化了厚电极的离子传输效率、电解质浸润均匀性及机械稳定性,从而显著提升了电极的可逆比容量、快充能力和循环稳定性。该方法将电极制造中两大核心工序合二为一,为高性能锂离子电池的高效制造提供了兼具工艺创新与性能突破的全新解决方案,具有重要的理论意义与工程应用前景。
上述研究工作得到了国家自然科学基金的资助。
原文链接://doi.org/10.1002/adfm.202509571
(编辑:陈敏 审核:向昭)