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撰文 / 杨 琛
编辑 / 牛跟尚
设计 / 赵昊然
来源 / electriccarsreport ， 作者：Blagojce Krivevski
工程师们发明了一种将两个前景乐观的电池子分支领域结合在一起的新型电池 ， 即集固态电解质和全硅负极为一体的纯硅全固态电池 。 根据初步测试结果 ， 这种新型电池具有安全性能高、续航能力强、高能量密度的特性 ， 未来可广泛应用于电网存储和电动汽车等领域 。
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此项电池技术发表于2021年9月24日出版的《科学》期刊 ， 该研究由加州大学圣地亚哥分校纳米技术工程师们主要负责 ，LG新能源（ LG Energy Solution ）研究人员参与其中 。
【负极|1+1>2，一种新型固态电池惊艳问世】众所周知 ， 硅负极具有高能量密度 ， 比目前广泛应用于商业锂离子电池的石墨负极高出十倍 。 然而 ， 硅负极在电池充电和放电过程中体积膨胀收缩、与液体电解质接触后性能下降的问题同样备受诟病 。 这些问题导致具备能量密度优势的全硅负极科研成果转化之路困难重重 。 总部位于纽约的《科学》杂志让公众了解到全硅负极的美好前景 ， 而这要归功于正确电解质的使用 。
下一代高能量密度全固态电池一直依赖于金属锂作为负极 ， 但这会带来电池充电率和充电温度条件（通常需要60摄氏度以上）的限制 。 全硅负极克服了所有这些问题 ， 在保证高能量密度不受影响的前提下 ， 提高了室温或低于室温环境中的充电速度 。
研究团队成功证明 ， 实验室用完整电池单体能够完成500次充放电循环 ， 室温条件下容量保持率达到80% ， 这在硅负极和全固态电池领域可谓进步喜人 。
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硅负极替代石墨负极
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当然 ， 硅负极并非新生概念 。 过去几十年 ， 科学家们和电池生产商将硅视作一种高能量密度材料 ， 可以与锂离子电池中的传统石墨负极进行结合 ， 甚至取而代之 。 理论上 ， 硅的能量密度比石墨高出近10倍 。 实际应用中 ， 高能量密度硅负极锂离子电池却往往会在性能上打折扣：尤其在保持电池性能的前提下电池的充放电次数差强人意 。
大部分问题是在硅负极和液体电解质发生反应的过程中产生 。 当硅离子在充放电过程中大量增加时 ， 情况更为复杂 ， 随着时间推移最终导致严重容量损耗 。
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