由NIMS研究人員領(lǐng)導(dǎo)的一項(xiàng)新研究表明，在固體電解質(zhì)中，僅由通過噴涂沉積制備的商業(yè)化硅納米顆粒組成的硅陽(yáng)極表現(xiàn)出優(yōu)異的電極性能，以前僅在通過蒸發(fā)工藝制備的薄膜電極中才觀察到。該方法是一種經(jīng)濟(jì)有效的大氣技術(shù)，因此他的新結(jié)果表明，可以低成本，大規(guī)模生產(chǎn)用于全固態(tài)鋰電池的高容量陽(yáng)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(yáng)極活性材料的石墨的11倍。用硅代替?zhèn)鹘y(tǒng)石墨可以顯著擴(kuò)展電動(dòng)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(shí)際應(yīng)用。

在常規(guī)的液體電解質(zhì)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(duì)金屬集電器表面的粘附力。硅的反復(fù)巨大體積變化會(huì)導(dǎo)致顆粒分離，從而導(dǎo)致活性材料損失并導(dǎo)致連續(xù)容量損失。在固態(tài)電池中，活性材料被放置在兩個(gè)固體成分之間，即固體電解質(zhì)隔板層和金屬集流體。實(shí)際上，正如NIMS研究人員團(tuán)隊(duì)先前所報(bào)告的那樣，濺射沉積的純硅膜可提供的實(shí)際面容量超過2.2 mAh / cm 2在固體電解質(zhì)中表現(xiàn)出出色的循環(huán)穩(wěn)定性和高倍率放電能力。然而，用于全固態(tài)鋰電池的陽(yáng)極的成本有效且工業(yè)可擴(kuò)展的合成仍然是巨大的挑戰(zhàn)。

NIMS研究人員團(tuán)隊(duì)針對(duì)具有商業(yè)化硅納米顆粒的全固態(tài)鋰電池采用了高性能陽(yáng)極的另一種合成方法。他們發(fā)現(xiàn)固態(tài)電池中的納米顆粒具有獨(dú)特的現(xiàn)象：在鋰化過程中，它們?cè)诠腆w電解質(zhì)隔板層和金屬集電器之間的有限空間中經(jīng)歷體積膨脹，結(jié)構(gòu)壓實(shí)和明顯的聚結(jié)，形成連續(xù)的膜，類似到蒸發(fā)過程所準(zhǔn)備的 因此，由通過噴霧沉積制備的納米顆粒組成的陽(yáng)極表現(xiàn)出優(yōu)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(jīng)濟(jì)有效的大氣技術(shù)，可用于大規(guī)模生產(chǎn)。因此，

為了滿足電動(dòng)汽車的需求，NIMS研究人員正在不斷努力提高陽(yáng)極的可循環(huán)性。