近日，天目湖先進儲能技術研究院有限公司（簡稱TIES）和中科院物理所等機構的科研人員開發出一種全固態電池（ASSB）用新型陽極材料，可以抑制鋰枝晶的生長，從而長期穩定電池循環。該成果以“用于高性能全固態鋰離子電池的硬碳穩定的鋰硅陽極”為題，發表在“自然能源”（nature energy）期刊上。

論文地址：DOI：10.1038/s41560-023-01279-8

ASSB中Si、LiSi和LiSH46陽極的機理示意圖

全固態電池（ASSB）由于在安全性和功率密度方面都可以顯著優于采用液體或聚合物電解質的電池，從而越來越多成為行業研究焦點。其中備受關注的材料組合是硫化物電解質和金屬鋰陽極，但由于枝晶的生長和界面化學反應，鋰金屬陽極會迅速失去其容量并停止正常工作。而硅陽極也存在巨大的體積膨脹問題。

本次研究種，科研人員合成了一種硬碳穩定的鋰硅合金陽極，其中硅的燒結導致微米顆粒轉變為致密的連續體。陽極中產生了由可塑性變形的富鋰相（Li、Si和LiC）組成的3D離子電子導電網絡，擴大了活性面積并緩解了應力集中，從而改善了電極動力學和機械穩定性。

論文中提到，研究人員通過含硅薄膜和鋰箔之間的簡單壓力誘導反應制造了陽極——“通過硬碳穩定的Li-Si陽極，使用LiCoO₂或LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂陰極和Li₆PS₅Cl電解質的全電池實現了良好的倍率性能和循環穩定性。”通過實驗，該材料體系在1C下實現5000次循環（5.86mAhcm^-2），不僅抑制了枝晶的生長并提高ASSB的電流密度，從而證明其實際應用潛力。

天目湖先進儲能技術研究院有限公司（簡稱TIES）由江蘇中關村科技產業園與中國科學院物理研究所聯合創建，位于江蘇常州溧陽。物理所陳立泉院士出任名譽院長，李泓研究員任院長。

TIES項目一期總投資5億元，場地總面積約51000平米，其中實驗室面積46000平米，辦公面積5000平米。自2019年4月11日正式揭牌運營以來，TIES結合國家、地方政府、國內外大型企業的戰略需求，以發展引領未來的具有實用化前景的先進儲能技術為導向。參考世界范圍內企業類型高端研究院的成功經驗，TIES定位以創新和市場驅動發展，完成了業務的全面規劃和布局。

編譯整理 YUXI