锂离子电池（LIBs）的单位体积内的包含的能量与循环寿数一直是约束电动汽车和规模化储能系统开展的中心瓶颈。其间，电极在锂离子重复嵌入/脱出进程中会产生显着的体积胀大与缩短（如硅基负极体积改变可达300%以上），导致活性物质与导电剂之间触摸逐步失效，导电网络遭到损坏，电池容量与功能快速衰减。现在传统的导电碳黑（如Super P）虽然能供给必定的导电性，但其外表非常润滑、结构单一，与粘合剂的结合力有限，难以应对长时间循环中的机械应力。怎么样才干处理导电剂能耗高、组成时间长、难以完成准确结构操控等方面的约束，成为了一个有待打破的难题。

  （1）创始低温焦耳热组成途径，经过超快速升温（~3000 °C）与急速水淬火相结合，构成具有锯齿形边际（~4.5 nm 深沟槽）的乙炔黑结构。这一结构不只保存了 sp² 碳网络的连续性以坚持高导电性，还显着提高了外表粗糙度与比外表积；

  （2）拓扑结构增强界面机械互锁，锯齿形外表描摹经过增强与粘结剂的机械互锁效应，有用按捺了电极在循环进程中的界面剥离。微划痕测验标明，ZSAB-1100 电极的临界失效载荷达 3.054 N，较 Super P 电极提高 22.9%；

  （3）协同提高电化学与循环安稳性，在 LiFePO₄ 正极中，ZSAB在0.5 C下循环 320 次后容量坚持率达95.5%，优于 Super P（92%）；在硅碳负极中，ZSAB 在 1 A g⁻¹ 下循环50次后可逆容量达 702 mAh g⁻¹，远超 Super P 的 134 mAh g⁻¹。该资料一起完成了 80% 的高理论产率，比传统工艺提高了14–20%，该作业展示出了杰出的远景方向。

  该种新颖的低温焦耳加热组成途径选用定制反响器，能在极短时间内将反响区温度提高至约3000°C，完成对乙炔气体的超高温热解的办法。其精妙之处在于随后的急速水淬火过程：当高温下构成的碳前驱体还未来得及经过自组织构成安稳的润滑石墨层时，便被敏捷冷却至低温（~8°C），有用按捺了碳前驱体的结构弛豫与重组，从而将富含缺点的非平衡态结构捕获并保存下来。经过准确调控热解温度（900-2500°C），可以系统地操控外表缺点的密度和类型。终究，该办法成功制备出系列化的锯齿形结构乙炔黑（ZSAB-X），且完成了高达80%的理论质量产率，在资料利用率和可操控备方面显着优于传统工艺。

  经过显微表征技能，明晰地提醒了ZSAB共同的几许构型。高分辩透射电镜（HRTEM）图画显现，以ZSAB-1100为代表，其颗粒边际并非传统碳黑的滑润曲线，而是呈现出明晰的锯齿状概括，并伴有深度约4.5纳米的外表沟槽。这种（Zigzag形）拓扑结构带来了两大要害特性：首要，它极大地增加了资料的外表粗糙度和外比外表积（ZSAB-1100的BET比外表积为71.97 m² g⁻¹，高于Super P的59.50 m² g⁻¹）；其次，锯齿边际的碳原子仍首要坚持sp²杂化，保证了电子传导途径的连续性（电导率优于Super P）。XRD和拉曼光谱进一步证明，ZSAB-1100具有较大的晶粒尺度和适中的缺点密度（ID/IG），使其在结构有序性和活性界面之间到达了优异平衡。

  ZSAB的外表拓扑结构直接转化为杰出的机械增强效应。其粗糙的锯齿边际能与聚合物粘结剂（如PVDF）构成较为强壮的机械互锁。微观划痕测验定量证明了这一点：运用ZSAB-1100的电极，其临界失效载荷（Lc1）到达3.054 N，比运用Super P的电极（2.485 N）高出22.9%。循环后的电极截面SEM剖析供给了更直观的依据：经过200次充放电后，Super P电极呈现了显着的活性层与铝箔集流体的分层现象；而ZSAB-1100电极则坚持了无缺的界面结合。

  ZSAB构建的安定导电网络在不同体积改变特征的电极系统中均展示出通用且杰出的功能提高才能，这直接证明了其增强界面机械完好性的中心价值。在体积胀大剧烈的硅碳（Si-C）负极中，ZSAB-1100经过强机械互锁有用习惯了大范围应力改变。作为导电添加剂，其在1 A g⁻¹电流密度下循环50次后，可逆容量高达702 mAh g⁻¹，远超平等条件下Super P的134 mAh g⁻¹，显着提高了高容量负极的循环寿数。在体积改变细小的LiFePO₄正极中，ZSAB则展示了超卓的长时间结构坚持才能。运用ZSAB-1100的电池在0.5 C倍率下循环320次后，容量坚持率高达95.5%，优于Super P的92%。一起，它在高倍率（5 C）充电下表现出更优的动力学安稳性，这得益于其导电网络在长时间循环中更小的触摸损耗。这一兼并要害标明，无论是应对剧烈形变仍是坚持长时间安稳，ZSAB经过强化界面结合的机制都具有普适性，使其成为一种可以广泛提高不同系统锂离子电池循环功能的高效导电剂。

  为深化探求ZSAB功能提高的本源，本研讨经过的多维度谱学表征，建立了从原子结构到微观失效的完好机理链条。首要，FTIR光谱标明ZSAB-1100、ZSAB-2500与Super P的外表官能团组成无显着差异，率先将功能提高的主因锁定于物理描摹与结构。其次，拉曼光谱及其解卷积剖析显现，ZSAB-1100具有更高的sp²碳含量（75.5%）与特定的缺点特征（ID/IG比），这从电子结构和原子摆放层面解说了其优异的本征导电性与界面锚定潜力。由此建立中心机制：研讨经过数据剖析发现了电极的力学强度（临界失效载荷 Lc1）与碳黑资料的ID/IG比值呈强正相关。这一要害相关直接证明，ZSAB共同的锯齿形拓扑（表现为更高的ID/IG比）所引发的强化机械互锁效应，是避免电极在循环中产生分层失效的底子物理机制。

  本研讨提出了一种依据外表拓扑工程的战略，经过低温焦耳加热技能优化乙炔黑的微观描摹与界面结合才能。新式导电碳黑（ZSAB）的锯齿形拓扑结构和增大的比外表积有用按捺了电极循环中的界面分层，并强化了导电网络的机械互锁，显着提高了电极在长时间充放电进程中的完好性。试验依据成果得出，依据ZSAB-1100的电极在硅碳负极和磷酸铁锂正极系统中均表现出杰出的循环安稳性与容量坚持率，且其组成工艺具有高产率特征，为构筑长寿数、高安稳性锂离子电池的导电网络供给了具有实践使用远景的处理方案。

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