硅陽極以其能量密度而聞名，比當(dāng)今商業(yè)鋰離子電池中最常用的石墨陽極高10倍。但是，硅陽極在電池循環(huán)過程中，容易膨脹繼而分崩離析，導(dǎo)致性能迅速下降。而且，它們的液體電解質(zhì)中會(huì)降解。盡管具有誘人的能量密度，但這些缺點(diǎn)無法使全硅陽極應(yīng)用于商用鋰電池中。
近日，加州大學(xué)圣地亞哥分校和LG Energy Solution的研究人員合作領(lǐng)導(dǎo)一項(xiàng)研究。他們創(chuàng)造了一種新型電池，該電池同時(shí)使用固態(tài)電解質(zhì)和全硅陽極，使其成為硅全固態(tài)電池。幾輪測試表明，新電池安全、持久且能量密集，將有望用于電動(dòng)汽車供電系統(tǒng)中。
加州大學(xué)圣地亞哥分校納米工程教授Shirley Meng說：“作為電池研究人員，解決根本問題至關(guān)重要。對于硅陽極而言，我們知道其中一個(gè)大問題就是其液體電解質(zhì)不穩(wěn)定�！�
在實(shí)驗(yàn)過程中，他們使用了基于硫化物的固體電解質(zhì)。實(shí)驗(yàn)表明，這種固體電解質(zhì)在全硅陽極的電池中非常穩(wěn)定。此外，他們?nèi)コ伺c全硅陽極一起使用的碳和粘合劑，這大大減少了與固體電解質(zhì)的界面接觸（和不需要的副反應(yīng)），避免連續(xù)容量損失。而且，研究人員使用了微硅，與更常用的納米硅相比，微硅加工更少，成本更低。
研究的主要作者Darren HS Tan說：“新設(shè)計(jì)出來的硅全固態(tài)電池突破了傳統(tǒng)電池的諸多限制，讓我們有機(jī)會(huì)能滿足市場更高性能、更低成本和更安全電池的需求。”
該項(xiàng)研究的成果被發(fā)表在《科學(xué)》期刊上。
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