用于全固态锂电池的高性能阳极由硅纳米颗粒制成

由NIMS研究人员领导的一项新研究表明，在固体电解质中，仅由通过喷涂沉积制备的商业化硅纳米颗粒组成的硅阳极表现出优异的电极性能，以前仅在通过蒸发工艺制备的薄膜电极中才观察到。该方法是一种经济有效的大气技术，因此他的新结果表明，可以低成本，大规模生产用于全固态锂电池的高容量阳极。

硅的理论容量为〜4,200 mAh / g，约为商用锂离子电池中通常用作阳极活性材料的石墨的11倍。用硅代替传统石墨可以显着扩展电动汽车每次充电的行驶范围。但是，它在锂化和脱锂过程(充放电)中的巨大体积变化(约300%)阻碍了其在电池中的实际应用。

在常规的液体电解质中，必须使用聚合物粘合剂以将活性材料颗粒在电极中保持在一起并保持其对金属集电器表面的粘附力。硅的反复巨大体积变化会导致颗粒分离，从而导致活性材料损失并导致连续容量损失。在固态电池中，活性材料被放置在两个固体成分之间，即固体电解质隔板层和金属集流体。实际上，正如NIMS研究人员团队先前所报告的那样，溅射沉积的纯硅膜可提供的实际面容量超过2.2 mAh / cm 2在固体电解质中表现出出色的循环稳定性和高倍率放电能力。然而，用于全固态锂电池的阳极的成本有效且工业可扩展的合成仍然是巨大的挑战。

NIMS研究人员团队针对具有商业化硅纳米颗粒的全固态锂电池采用了高性能阳极的另一种合成方法。他们发现固态电池中的纳米颗粒具有独特的现象：在锂化过程中，它们在固体电解质隔板层和金属集电器之间的有限空间中经历体积膨胀，结构压实和明显的聚结，形成连续的膜，类似到蒸发过程所准备的 因此，由通过喷雾沉积制备的纳米颗粒组成的阳极表现出优异的电极性能，这以前仅在溅射沉积的膜电极中才观察到。喷涂法是一种经济有效的大气技术，可用于大规模生产。因此，

为了满足电动汽车的需求，NIMS研究人员正在不断努力提高阳极的可循环性。