日本研究所开发出性能优异的全固态电池极材料

本文摘要：由日本国立材料研究所研究人员领导的一项新的研究指出，在液体电解质中，仅有由喷雾沉积法制取的工业硅纳米颗粒构成的硅负极具备出色的电极性能。该方法是一种成本效益低的大气技术，因此研究人员的结果表明，旋即将来将需要低成本和大规模生产用作全固态锂电池的大容量负极。 硅理论上的容量平均4200毫安／克，相比常用在商用锂电上作活性负极材料的石墨容量要大10倍。

由日本国立材料研究所研究人员领导的一项新的研究指出，在液体电解质中，仅有由喷雾沉积法制取的工业硅纳米颗粒构成的硅负极具备出色的电极性能。该方法是一种成本效益低的大气技术，因此研究人员的结果表明，旋即将来将需要低成本和大规模生产用作全固态锂电池的大容量负极。

硅理论上的容量平均4200毫安／克，相比常用在商用锂电上作活性负极材料的石墨容量要大10倍。用硅替换传统的石墨可以很大地缩短电动汽车每次电池的行经里程，但硅在锂化和脱锂，即充放电过程中不会再次发生极大的容量变化，这妨碍了其在电池中的实际应用于。在传统的液体电解质中，必须用于单体粘合剂来将电极中的活性物质颗粒相同在一起，并且维持它们与金属表面的附着力。

硅大大的容量变化不会造成粒子分离出来，损失活性物质，最后导致持续的容量损失。在固态电池中，活性物质被置放两个固态元件之间，即固态电解质隔绝层和金属集电流器。喷发物沉积的纯硅薄膜的实际面积容量多达2．2mAh／cm2，在液体电解质中展现出出有较好的循环稳定性和高速率静电能力。

尽管如此，全固态锂电池负极的成本效益和工业可扩展性依然是一个极大的挑战。图片来源：日本国立材料研究所日本国立材料研究所团队的研究人员早已使用了另一种制备方法来取得高性能的负极，用作商用硅纳米颗粒的全固态锂电池。他们找到纳米粒子在固态电池中有一个独有的现象：在锂化后，它们在固态电解质分离器层和金属集电器之间的受限空间中展开体积收缩、结构压实和显著的聚结构成一个倒数的膜，类似于冷却法制取的膜。

因此，由气相沉积法制取的纳米粒子构成的负极具备出色的电极性能，这是以前不能在喷发物沉积的薄膜电极上仔细观察到的。喷雾沉积法是一种经济有效地的大气技术，可用作大规模生产。因此，这些找到将为低成本和大规模生产用作全固态锂电池的大容量负极铺平道路。

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