在全球能源科技革新的浪潮中，高比能电池的研发已成为国防军工及社会经济领域不可或缺的一环，能够为特种装备与新能源汽车提供更持久、更稳定的动力支持，对于强化武器装备作战能力、推动社会经济可持续发展具有重大战略意义。高比能电极材料作为提升电池能量密度的关键，其结构稳定性是储能材料领域追求的永恒主题。硅负极具有高比容优势（理论容量4200 mAh/g），有望超越传统体系，大幅提高电池能量密度（＞500 Wh/kg），契合未来储能发展需求。然而，硅负极在电化学过程中物质交换引发结构畸变，导致服役寿命与高比能之间呈现出反向制约关系，严重制约了其规模应用。

针对上述问题，宋江选教授团队提出高比能二次电池仿生设计策略，构建了兼具“高强韧-快导锂”的仿贝壳结构硅电极，设计了仿神经网络功能粘合剂，解决了硅电极因大体积膨胀/收缩引发的离子输运失效与结构崩塌问题，揭示力-电多物理场下高比容合金负极稳定化机制，为实用化硅负极提供了理论支撑。相关成果分别以《仿神经网络粘合剂助力高比容硅负极离子输运和应力释放》（Neural Network Inspired Binder Enables Fast Li-Ion Transport and High Stress Adaptation for Si Anode）为题发表在国际知名期刊《纳米快报》（Nano Letters），以《仿生贝壳结构提升高面容量硅碳负极强韧性》（Biomimetics-Inspired Architecture Enables the Strength–Toughness of Ultrahigh-Loading Silicon Electrode）为题发表国际知名期刊《先进功能材料》（Advanced Functional Materials）。

以上研究成果以美高梅mgm1888公司官网金属材料强度国家重点实验室为第一单位，宋江选教授为论文通讯作者，论文合作成员包括中国航天科技集团第八研究院811所解晶莹总师等人。该研究得到了科技部/工信部能源项目、国家自然科学基金、陕西省自然科学基础研究计划等资助，涉及到的表征及测试工作得到美高梅mgm1888公司官网分析测试共享中心和美高梅mgm1888公司官网分析测试中心的大力支持。

文章链接：

《Nano Letters》：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.4c01549

《Advanced Functional Materials》：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202314058

课题组网站：https://jxsong.xjtu.edu.cn/