用于全固態鋰電池的高性能陽極由硅納米顆粒制成

由NIMS研究人員領導的一項新研究表明，在固體電解質中，僅由通過噴涂沉積制備的商業化硅納米顆粒組成的硅陽極表現出優異的電極性能，以前僅在通過蒸發工藝制備的薄膜電極中才觀察到。該方法是一種經濟有效的大氣技術，因此他的新結果表明，可以低成本，大規模生產用于全固態鋰電池的高容量陽極。

硅的理論容量為?4,200 mAh / g，約為商用鋰離子電池中通常用作陽極活性材料的石墨的11倍。用硅代替傳統石墨可以顯著擴展電動汽車每次充電的行駛范圍。但是，它在鋰化和脫鋰過程(充放電)中的巨大體積變化(約300%)阻礙了其在電池中的實際應用。

在常規的液體電解質中，必須使用聚合物粘合劑以將活性材料顆粒在電極中保持在一起并保持其對金屬集電器表面的粘附力。硅的反復巨大體積變化會導致顆粒分離，從而導致活性材料損失并導致連續容量損失。在固態電池中，活性材料被放置在兩個固體成分之間，即固體電解質隔板層和金屬集流體。實際上，正如NIMS研究人員團隊先前所報告的那樣，濺射沉積的純硅膜可提供的實際面容量超過2.2 mAh / cm 2在固體電解質中表現出出色的循環穩定性和高倍率放電能力。然而，用于全固態鋰電池的陽極的成本有效且工業可擴展的合成仍然是巨大的挑戰。

NIMS研究人員團隊針對具有商業化硅納米顆粒的全固態鋰電池采用了高性能陽極的另一種合成方法。他們發現固態電池中的納米顆粒具有獨特的現象：在鋰化過程中，它們在固體電解質隔板層和金屬集電器之間的有限空間中經歷體積膨脹，結構壓實和明顯的聚結，形成連續的膜，類似到蒸發過程所準備的 因此，由通過噴霧沉積制備的納米顆粒組成的陽極表現出優異的電極性能，這以前僅在濺射沉積的膜電極中才觀察到。噴涂法是一種經濟有效的大氣技術，可用于大規模生產。因此，

為了滿足電動汽車的需求，NIMS研究人員正在不斷努力提高陽極的可循環性。