Cell Press：您认为3D-HGF/SnO2电池材料距离商业化还有多远？
段镶锋教授：
经过多年的不断优化，目前已经商业化的锂离子电池电极材料的能量密度已经逼近其理论极限。进一步提升容量，需要积极发展新型电极材料。具有高理论容量的合金类型纳米结构电极材料，如纳米硅、锡、氧化锡在锂离子电池的应用上展现出非凡的潜力。但是目前实验室做出的高效纳米电极材料通常比较薄，活性材料负载量往往1 mg cm-2左右，大大低于实际电池中非活性材料如集流体等的质量（约10 mg cm-2左右），因而其高容量的潜力很难再商业电池中体现出来。提高活性材料负载量对实现新型高容量材料在商业电池中的应用非常关键，但面临很大挑：尤其是合金型电极材料的体积膨胀效应会随着负载量的提高而加剧，影响电极材料循环性能；同时，负载量的提高还会显著影响电极内部的离子和电子传输，使得电极材料中活性物质不能被充分利用，造成能量密度偏低。因此，充分发挥合金型电极材料的潜力，必须开发在高负载量条件下具有高能量密度的新型电极。
为了解决相关问题，我们设计制备了三维多孔石墨烯氧化锡（3D-HGF/SnO2）复合电极材料，实现了在高负载量的条件下电极材料仍能保持优良性能的目的，使高容量合金类型纳米电极材料离商业化更近一步
。目前，我们正致力于解决制约合金类型电极材料商业化进程的其它关键问题。但是，锂离子电池是一个系统工程，除了电极材料本身，影响一种电极材料的商业化进程涉及的因素很多，例如Goodenough老先生1980年就发现钴酸锂是一种很好的正极材料，但是在1985年吉野彰发现了与之匹配的石油焦后，直到1991年索尼公司才发布了首个商业锂离子电池。不过，目前合金类型纳米电极材料已经作为性能增强剂应用到商业的石墨负极，我相信相关材料在不久的将来会对商业电池逐步产生积极作用。
Cell Press：类似石墨烯二维材料还有很多，为什么会选择石墨烯作为电极材料？
段镶锋教授：
石墨烯作为电极添加材料具有一系列如高比表面，高导电性，高电化学稳定性等特性。在我们的电极材料中，石墨烯的存在更多是为了解决合金类型电极材料的体积膨胀效应以及在高负载量电极中离子和电子传输困难的目的。我们首先制备了微米尺寸的复合材料，复合材料中石墨烯可以有效缓解锂离子嵌入-脱出电极材料时因体积变化产生的应力，从而可提高电极材料的循环稳定性。我们进一步将复合材料植入到具有多级孔道结构的三维石墨烯基底中，相互交联的石墨烯网络提供了优异的电子传递通道，多级孔道结构提供了大量用于锂离子传输的捷径，从而提高了电极材料的利用率，提升了电池的能量密度和功率密度。同时，结构强韧的三维网络可以进一步缓解高载量条件下电极材料的体积膨胀效应，提高了电池的循环稳定性。
相较于其它二维材料，石墨烯相对比较成熟，制备成本也比较低，综合其它独特的优势，使其更适合应用于储能领域。
我们研究组在对石墨烯的研究方面也有比较好的积累，在相关领域相继发表了多篇论文，并且申请了相关的发明专利。
Cell Press：如今石墨烯是很热门的研究领域，很多研究者都将石墨烯与其他领域研究相结合，如导热材料、电池材料等，您是怎样看待这一现象的。
段镶锋教授：
石墨烯确实在电，光，热，力学等性能方面具有一系列的特性，在很多应用领域具有巨大的潜力。把石墨烯与恰当的应用领域相结合对推动石墨烯及相关领域的发展是有积极意义的。但是我认为现在的“石墨烯热”有泡沫化倾向，正如中国科学院刘忠范院士所说“我认为太热了，石墨烯被看成几乎是万能的。”
对应用研究来说，我们应该认真思考石墨烯的特性是不是确实有可能解决相关领域的核心挑战，而不是试图把石墨烯应用到任何一个领域。
Cell Press：近日，锂离子电池获得了诺奖，在后续工作中，您又有哪些想法或者建议给有志从事锂电池研究的相关人员。
段镶锋教授：
我首先对获得诺贝尔化学奖的三位科学家表示祝贺，97岁的Goodenough老先生仍奋战在科研一线，对我们任何一位科研工作者来说都是一种激励。
我们近期也非常有幸能和老先生在锂离子电池的方面开展了一些合作研究。今年的诺奖授予锂电池领域，是对每一位为锂离子电池从无到有、从实验室走向商业化做出贡献的研究者的认可。
在电池研究方面，在当前电极材料逼近理论容量的情况下，新材料研究显得尤其重要；另外除了材料本身，如何有效的提高电荷的界面转移与传输对实现高容量，高功率电池也会变得越来越重要。从这个方面来讲，三维结构电极材料是一个很有潜力的研究方向。电池研究作为一个非常贴近实际应用的领域，
我个人觉得任何一种新材料或电极结构的发展必须要从应用角度出发，对多个参数综合考虑，而不是单一的追求某一参数的突破。
