随着高能量密度锂电池需求持续提升，商用石墨负极372 mAh·g^-1的理论容量已接近性能瓶颈。硅基材料虽理论容量极高，但循环中体积膨胀可达400%，极易导致电极粉化、容量快速衰减，因此开发新型高容量负极材料成为行业亟待突破的关键问题。硅氧碳（SiOC）材料凭借独特的Si-O-C共价网络结构，兼具硅的高容量与碳的结构稳定性，体积膨胀远低于纯硅，是极具潜力的下一代负极材料。然而现有SiOC材料普遍存在首次库仑效率低（行业常规仅50%~60%）、长循环稳定性不足的问题，制约了其产业化应用。核心矛盾在于SiOC内部的结构单元：部分结构可实现可逆储锂，部分则会形成不可逆相消耗活性锂；氧含量过低易导致结构崩塌，过高又会生成过多不可逆相。如何精准调控相组成，在容量、首效与循环稳定性间找到最优平衡，是领域内面临的关键难题。

在本研究中，南京工业大学材料科学与工程学院孔勇教授团队、杨猛副教授联合沈晓冬教授，在锂离子电池硅氧碳（SiOC）负极材料领域取得重要突破。团队采用简便的溶胶-凝胶结合常压干燥工艺，通过选择四种不同氧含量的有机硅烷前驱体，精准调控C/SiOC复合材料的相组成，系统性揭示了氧含量对材料结构与电化学性能的调控规律。研究对比了TMES、TMCTS、MTES、TEOS四种前驱体，最终证实中等氧含量的TMCTS效果最优：可使材料中SiO₃C与SiO₂C₂两种可逆储锂结构单元的占比达到最高，同时避免过多不可逆相生成。配合常压干燥工艺形成的致密结构，有效降低了材料比表面积，大幅减少了首圈SEI膜形成造成的活性锂损耗。优化后的SiOC-TMCTS样品展现出优异的综合电化学性能：首次库仑效率达70.53%，显著高于同类SiOC材料50%~60%的常规水平；在0.1 A·g^-1电流密度下循环100圈后，可逆容量仍保持601.87 mAh·g^-1，远超石墨负极理论容量；倍率性能出色，电流从1 A·g^-1回到0.1 A·g^-1时，容量恢复率超82%，结构稳定性优异；1 A·g^-1大电流长循环下，同样保持稳定的容量输出。此外，在NCM811为正极材料的全电池中，此负极材料也表现出优异的可逆比容量和循环稳定性。

该材料在锂离子电池储能材料方面展现出广阔应用前景，该工作明确了SiOC材料相组成与储锂性能的构效关系，提出了“前驱体氧含量调控+常压干燥”的低成本高性能制备策略，为设计高首效、长寿命的SiOC基锂电负极材料提供了新思路与实验依据。相关研究成果以 Tuning phase composition of Si-O-C to improve electrochemical performance of C/SiOC composites as anodes of lithium-ion batteries 为题，发表于《Journal of Energy Storage》。