青春聚力科研攻关 创新赋能产业升级

—— 天津工业大学学子突破锂电负极技术瓶颈

近日，天津工业大学材料科学与工程学院一支学生自主组建的科研课题组，在锂电新材料领域斩获关键技术突破。团队自主研发的碳涂层 Si/C 复合纳米纤维膜（C-Si-CNF），成功破解硅基负极材料体积膨胀大、导电性差的行业痛点，为柔性锂离子电池高性能电极研发提供全新解决方案，以青春智慧助力新能源产业创新升级。

图1 Si/C 复合纳米纤维膜商标

这支科研团队源于学院科研招募计划，在马昌教授与崔晓情辅导员的专业指导下，兼具扎实的理论功底与自主研发能力。走进学院先进碳材料实验室，管式气氛炉、水热反应釜、电化学分析仪、手套箱组成的 “攻坚矩阵” 格外醒目，成为团队攻坚克难的核心支撑。为攻克硅基材料在锂离子嵌入 / 脱嵌过程中 300% 的体积膨胀难题，团队成员牺牲大量课余时间，扎根实验室反复优化实验方案：通过静电纺丝技术制备 Si/C 纳米纤维基底，再经特殊加工工艺，构建出碳涂层与中空 Si/SiOx 嵌入的分级多孔结构。历经无数次材料合成、结构表征与电化学性能测试，团队终获突破—— 所制备的 C-Si-CNF 膜作为无粘结剂自支撑负极，在0.2 A・g-1电流密度下展现出694.7 mAh・g-1的高容量，300 次循环后容量保持率仍达 92.6%，且在电流密度从 0.1 增至5 A・g-1时，容量保持率达 36.9%，各项性能指标均处于行业先进水平。

图2 管式气氛炉、水热反应釜、电化学分析仪、手套箱仪器图

为提升技术落地可行性，团队创新性构建多学科交叉架构：吸纳经管专业学子组建财务部门，细化成本构成、建立控制模型，调研市场价格波动并设计差异化定价策略，为融资与投产提供专业财务支撑；设立调研部门，走访新能源汽车企业、3C 电子产品厂商等下游客户，梳理行业专利布局与竞争格局，形成详实调研报告，为技术优化与商业规划筑牢基础。目前，团队正围绕核心创新点紧锣密鼓推进专利申报，全力将科研成果转化为受法律保护的知识产权。

图3 实验团队成员在进行研究测试、查阅文献

图4 财务部门正在进行成本核算

在国家大力支持科技创新与产业升级的政策东风下，该项目迎来良好发展契机。《“十四五” 新能源汽车产业发展规划》《关于促进储能技术与产业发展的指导意见》等政策明确提出突破锂电核心材料关键技术，支持高端新材料产业化示范。团队的技术研发与产业化规划精准契合国家战略需求，未来将积极对接各类政策资源，争取资金、税收、产学研平台等多方面支持，通过技术转让、联合开发等模式与行业龙头企业深度合作，打通 “实验室-中试-量产” 转化通道，预计 3-5 年内完成中试线建设与产品认证，逐步进入新能源汽车、储能电站等核心应用市场。

图5 《“十四五” 新能源汽车产业发展规划》政策

这项技术创新彰显多重价值：产业层面，打破硅基材料规模化应用瓶颈，推动我国锂电核心材料从 “跟跑” 向 “并跑”“领跑” 转型，提升核心材料自主化率；绿色发展层面，助力新能源替代化石能源，简化电池回收流程，契合 “双碳” 战略与绿色制造导向；人才培养层面，跨学科协作与产学研对接模式，为高校创新创业人才培养提供了可复制的实践范本。

图6 团队成员进行项目学习、商讨实验方案

谈及未来，项目负责人王睿表示，创办核心竞争力科技公司是长远目标，现阶段将聚焦四大任务：深化科研攻关，1-2 年内实现材料性能再升级并拓展应用场景；强化市场对接，推进样品试用与融资筹备；加强学术交流，发表高水平论文并完善专利布局；优化团队建设，深化产学研协同合作。这支青年科研团队将持续依托学院优质资源，以青春力量推动锂电新材料技术产业化，为我国新能源产业高质量发展注入持久动能。