【编者按】

为进一步培养我校研究生创新能力，提高研究生综合素质，促进学校研究生教育内涵发展，特推出“优博风采”专栏，邀请校级及以上优秀博士学位论文获得者分享科研历程与学术体会、展示创新成果与学位论文等，旨在激励我校研究生秉持“不息为体，日新为道”校训精神，潜心研究、锐意创新。

本期专访人物：光学工程学科博士研究生 曹利

所获奖励名称：2023年北京工业大学优秀博士学位论文

【敦本务实，功到自然成】

在求学阶段较为深刻地感悟到了“敦本务实、知行统一”所传达的精神和理念。无论在生活或者科研中，都应该崇尚根本、注重实际、坚持理论和实践的统一。抱持着求真、辩证的思维去面对难题，了解其客观实际情况，发掘问题的本质，分析主要的影响因素，从而逐步探索、攻克。注重实际行动与理论指导相结合，“知之愈明，则行之愈笃；行之愈笃，则知之益明”。开始行动之前应该做好充分的调研：掌握基础背景，了解当前的行业动态以及未来的发展趋势，发现事物变化的共同规律，从而指导实践工作的高效开展。与此同时，及时地对比、分析实践结果与理论知识，探索其共同特征与差异性，最终实现开拓和创新。

【博士论文介绍】

论文中文题目：基于激光熔化的锂离子电池硅电极材料制备与结构构筑

论文英文题目：MATERIAL FABRICATION AND STRUCTURE CONSTRUCTION OF SILICON ANODE FOR LITHIUM-ION BATTERIES BASED ON LASER MELTING

作 者：曹利

指导教师：黄婷 研究员

培养单位：材料与制造学部

学 科：光学工程

论文主要贡献及创新点

面向于当前重点发展的电动汽车等新能源行业，研发具备高能量密度、长使用寿命的锂离子电池储能媒介具有重要的科学意义和应用价值。以Si为代表的高容量合金型活性材料可以明显提高电池能量密度，然而其显著的体积膨胀效应损害了电池的循环寿命，这是工业界和学术界长期面临的关键难题。

论文以此为背景，基于“激光熔化-脱合金复合制造”理念，一方面探索了新型Si材料的制备以面向商业浆料涂布电极制造产线，另一方面探索新型Si电极的结构构筑和制造工艺，从而实现锂离子电池电化学性能的提升。论文取得的主要创新性成果如下：

1.采用“激光熔化-脱合金复合制造”新工艺，分别基于激光熔化和脱合金对材料的可控改性及选择性腐蚀，实现激光重熔-脱合金制备商业涂布电极的新型纳米多孔Si材料和激光微熔覆-脱合金制造新型多孔Si-Cu电极。激光微熔覆-脱合金工艺可拓展至其他合金型电极的制造，实现了电极的“材料-结构-功能”一体化制造、避免了涂布纳米电极的不足，为高性能合金型电极的结构构筑和制造提供新思路。

2.揭示了激光熔化作用对多孔电极结构的调控机制。激光熔化-凝固过程所形成的显微组织对脱合金的多孔结构具有“遗传性”，激光重熔和激光微熔覆工艺通过控制熔池的冷却速率和凝固路径以调控电极前驱体合金的显微组织特征，从而对脱合金的多孔电极结构进行调控。

3.实现了锂离子电池电化学性能的提升、揭示了性能提升机制。树枝状多孔Si材料中有序、相间生长的Si纳米枝晶通过缓解体积膨胀效应、促进电子和锂离子传输以提高商业涂布制造的Si电极电化学性能。新型多孔Si-Cu电极中材料的均匀分布、牢固的结合方式以及孔洞结构可降低电极的应力和塑性变形、构建连续完整的电子和锂离子传输通道以实现电化学性能的提升。

【博士期间代表性科研成果】

【与导师合影】

（图文：曹利；编辑：胡春瀛；审核：高春娣、韩红桂）