新型全固态电池容量料翻10倍 电网存储和电动汽车有望受益

在追求新一代电池技术的过程中，有两种非常有前景的方式，即使用固体电解质代替液体电解质，以及在阳极组件中添加硅以提高能量密度。一种新开发的架构将这两种创新置于一个设备中，形成了一种安全、耐用的固态电池，具有存储大量能量的潜力。

多年来，科学家们一直被硅提供的能量密度所吸引，但他们无法很好地将其投入应用。想法是用硅结合或完全取代用作阳极的石墨，这样就有可能储存10倍的锂离子。

然而，问题是硅会导致液体电解质快速降解，电池很快就会失效，但这项新研究的作者认为，解决方案可能在于使用固体电解质。

与硅阳极一样，固体电解质是电池研究的另一个分支，可能会带来一些令人兴奋的可能性。传统的液体电解质在电池两极之间来回携带锂离子，挥发性很强，限制了其与其他潜在高性能材料(如金属锂)的兼容性。固体电解质是解决这一问题的有希望的方法。

加州大学圣地亚哥分校的工程师怀疑固体电解质可能会给硅阳极带来一些类似的优势。锂电池正极加硅的努力一直受到硅颗粒大小波动的困扰，设备充放电时会膨胀收缩。再加上液体电解质不稳定的特性，会导致电池循环过程中容量损失严重。

该研究论文的通讯记者Shirley Meng表示:“作为一名电池研究人员，解决系统中的根本问题非常重要。对于硅阳极，我们知道最大的问题之一是液体电解质的不稳定性。我们需要一种完全不同的方法。”

这种新方法包括对硅阳极组装方法的一些调整。科学家们取消了常用的碳和粘合剂，选择了一种加工更少、价格更便宜的微硅。然后，引入基于硫化物的固体电解质来携带电荷。通过避免阳极上的破坏性相互作用，所获得的电池被证明是非常稳定的。

据悉，这种新型硅胶全固态电池被描述为安全、耐用、耗能。实验室规模的全电池被证明能够进行500次充电和放电循环，同时保持80%的容量，这证明了新设计的稳定性效果。该研究成果近日发表在《科学》杂志上。

研究人员表示:“固体硅技术克服了传统电池的许多限制。这为我们提供了令人兴奋的机会，以满足市场对更高容量能源、更低成本和更安全电池的需求，特别是电网储能。”在追求新一代电池技术的过程中，有两种非常有前景的方式，即使用固体电解质代替液体电解质，以及在阳极组件中添加硅以提高能量密度。一种新开发的架构将这两种创新置于一个设备中，形成了一种安全、耐用的固态电池，具有存储大量能量的潜力。

多年来，科学家们一直被硅提供的能量密度所吸引，但他们无法很好地将其投入应用。想法是用硅结合或完全取代用作阳极的石墨，这样就有可能储存10倍的锂离子。

然而，问题是硅会导致液体电解质快速降解，电池很快就会失效，但这项新研究的作者认为，解决方案可能在于使用固体电解质。

与硅阳极一样，固体电解质是电池研究的另一个分支，可能会带来一些令人兴奋的可能性。传统的液体电解质在电池两极之间来回携带锂离子，挥发性很强，限制了其与其他潜在高性能材料(如金属锂)的兼容性。固体电解质是解决这一问题的有希望的方法。

加州大学圣地亚哥分校的工程师怀疑固体电解质可能会给硅阳极带来一些类似的优势。锂电池正极加硅的努力一直受到硅颗粒大小波动的困扰，设备充放电时会膨胀收缩。加上液体电解质的不稳定特性……在电池循环过程中会导致严重的容量损失。

该研究论文的通讯记者Shirley Meng表示:“作为一名电池研究人员，解决系统中的根本问题非常重要。对于硅阳极，我们知道最大的问题之一是液体电解质的不稳定性。我们需要一种完全不同的方法。”

这种新方法包括对硅阳极组装方法的一些调整。科学家们取消了常用的碳和粘合剂，选择了一种加工更少、价格更便宜的微硅。然后，引入基于硫化物的固体电解质来携带电荷。通过避免阳极上的破坏性相互作用，所获得的电池被证明是非常稳定的。

据悉，这种新型硅胶全固态电池被描述为安全、耐用、耗能。实验室规模的全电池被证明能够进行500次充电和放电循环，同时保持80%的容量，这证明了新设计的稳定性效果。该研究成果近日发表在《科学》杂志上。

研究人员表示:“固体硅技术克服了传统电池的许多限制。这为我们提供了令人兴奋的机会，以满足市场对更高容量能源、更低成本和更安全电池的需求，特别是电网储能。”

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