纯硅阳极打造高性能全固态电池

美国加州大学圣地亚哥分校的纳米工程师们与韩国电池制造商LG动力解决方案公司的研讨人员协作，运用固态电解质和全硅阳极，发明了一种新式的硅全固态电池。开始的几轮测验标明，新电池安全、耐久且能量密布，可供给500次充放电循环，室温容量坚持率为80%，为运用硅等合金阳极的固态电池拓荒了一个新范畴，有望用于从电网存储到电动轿车的广泛范畴。相关研讨日前宣布在《科学》杂志上。

具有高能量密度的下一代固态电池一向依靠金属锂作为阳极。但这对电池充电率和充电过程中需求升高温度(一般是60摄氏度或更高)带来了约束。硅阳极克服了这些约束，在室温到低温下答应更快的充电速率，一起坚持高能量密度，比当今商业锂离子电池中最常用的石墨阳极高10倍。但是，研讨人员标明，硅阳极最大的问题之一是液体电解质界面的不安稳性，这使全硅阳极无法用于商用锂离子电池。

此次，研讨人员采取了一种不同的办法：他们消除了全硅阳极顺便的碳和黏合剂。此外，研讨人员运用了微硅，比更常用的纳米硅所需加工更少，价格也更低。

研讨人员还除去了液体电解质，取而代之的是运用了一种根据硫化物的固体电解质。试验标明，这种固体电解质在全硅阳极电池中十分安稳。

经过上述办法，研讨人员避免了电池运行时阳极浸泡在有机液体电解质中呈现的一系列应战。

一起，经过消除阳极中的碳，该团队明显减少了阳极与固体电解质的界面触摸，避免了液体电解质一般产生的接连容量丢失，充分发挥了硅的低本钱、高能量和环境友好特性。

“固态硅办法克服了传统电池的许多局限性。”研讨人员说，“这为咱们供给了更多时机，能满意商场对更高体积动力、更低本钱和更安全电池的需求，特别是在电网储能方面。”

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更安全、续航更耐久、能量密度更高、本钱更低，这是使用商场对电池提出的重要需求，也是电池研讨人员孜孜不倦的寻求方向。举例而言，现在新动力轿车遍及使用的是液态电池，尽管近年来液态电池功能不断提高，但与满意顾客需求仍存在必定间隔。固态电池是下一代动力电池的发展方向之一，它的迭代晋级有望让更强壮的电池走向实际。