—— 天津工业大学学生课题组突破硅基材料瓶颈，剑指创新成果产业化
近日，天津工业大学材料科学与工程学院一支由学生自主组建的科研课题组，在锂电新材料领域实现关键技术突破。该团队源于学院科研招募计划，在马昌教授的专业指导与崔晓情辅导员的悉心协助下，凝聚起自主研发的强劲合力。团队成功研发碳涂层 Si/C 复合纳米纤维膜（C-Si-CNF），精准破解硅基负极材料体积膨胀剧烈、导电性不佳的行业核心痛点，为柔性锂离子电池高性能电极研发开辟全新路径。秉持 “自主研发赋能锂电新发展” 的核心宗旨，团队在深耕实验室技术攻关的同时，稳步推进专利申报与产业化布局，勾勒出创办科技公司、推动成果落地的长远蓝图，以青春之力的技术创新，为产业升级与社会发展注入多元价值。
图1 Si/C 复合纳米纤维膜商标
走进天津工业大学材料科学与工程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，这些精密仪器正是技术突破的核心支撑。作为项目核心技术力量，以材料科学与工程学院学生为主的实验团队，承担了从材料设计到性能验证的全链条科研任务。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，团队成员放弃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，再经加工工艺构建碳涂层与中空 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，团队终获关键突破 —— 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达 92.6%，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
这支科研团队的核心力量均来自天津工业大学材料科学与工程学院，扎实的理论功底与实验能力为项目推进筑牢基础。为提升技术落地可行性，团队创新性吸纳经管专业同学组建财务部门，聚焦产业化经济可行性，开展全面成本核算，细化各环节成本构成、建立成本控制模型，调研市场价格波动规律并设计差异化定价策略，完成商业模式梳理与盈利预测，为融资、投产提供专业财务支撑。调研部门则深耕市场需求挖掘与行业趋势研判，走访下游企业了解性能诉求与场景痛点，梳理技术专利布局与市场竞争格局，形成详实调研报告，为技术优化与商业规划提供有力依据。多学科交叉的团队构成，实现科研创新与市场需求精准对接，大幅提升项目落地概率，目前团队正围绕核心创新点紧锣密鼓推进专利申报。
图3 实验团队、财务部门、调研部门各司其职
在国家大力支持科技创新与产业升级的政策东风下，项目产业化进程迎来得天独厚的发展环境。《“十四五” 新能源汽车产业发展规划》等多项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完全契合国家战略需求，未来将积极对接各类政策资源，争取政策资金、税收优惠等支持，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4 《“十四五” 新能源汽车产业发展规划》政策
这项技术创新蕴含着层次丰富、影响深远的社会价值与行业贡献。产业升级层面，新型材料打破硅基材料规模化应用瓶颈，其高容量、长循环等特性适配多元场景，助力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。绿色低碳层面，高性能锂电材料加速新能源替代化石能源，为 “双碳” 目标提供技术支撑，无粘结剂自支撑设计形成 “研发 - 生产 - 回收” 绿色闭环。人才培养与社会活力层面，学生团队跨学科协作、产学研对接的科研模式，为高校创新创业人才培养提供实践范本，未来产业化后将带动全链条就业岗位增长，吸引配套企业集聚，激发更多青年学子投身战略性新兴产业。
图5团队成员进行项目学习、商讨实验方案
谈及未来规划，项目负责人王睿明确表示，创办具备核心竞争力的科技公司是长远目标，现阶段将聚焦四大核心任务：一是持续深化科研攻关，1-2 年内实现材料性能再提升，拓展应用场景；二是强化市场对接与产业化筹备，开展小批量样品试用，对接投资机构；三是加强学术交流与成果输出，发表高水平论文、参与行业活动，完善专利保护体系；四是完善团队建设与产学研合作，优化人才结构，共建联合研发中心。未来，团队将依托学院优质科研资源持续前行，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、绿色低碳社会建设注入持久动能
