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，僅由通過噴霧沉積制備的商業(yè)化的硅納米顆粒組成的硅陽極-該方法是一種經(jīng)濟(jì)高效的大氣技術(shù)-表現(xiàn)出優(yōu)異的電極性能，這以前是僅對(duì)通過蒸發(fā)工藝制備的薄膜電極觀察到。因此，這一新結(jié)果表明，可以低成本，大規(guī)模生產(chǎn)用于全固態(tài)鋰電池的高容量陽極。

Si的理論容量為〜4,200 mAh / g，約為商用鋰離子電池中通常用作負(fù)極活性材料的石墨的11倍。用Si代替?zhèn)鹘y(tǒng)的石墨可以顯著擴(kuò)展電動(dòng)汽車每次充電的行駛范圍。但是，在鋰化和脫鋰過程中，其巨大的體積變化（約300％）（充放電）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。Si的反復(fù)巨大的體積變化導(dǎo)致顆粒分離，并因此導(dǎo)致活性材料的損失，這導(dǎo)致連續(xù)的容量損失。在固態(tài)電池中 將活性材料置于兩個(gè)固體成分之間-固體電解質(zhì)隔離層和金屬集電器-從而避免解決問題-活性材料的電隔離。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Si薄膜提供的實(shí)際面容量超過2.2 mAh / cm2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)采用另一種合成方法來開發(fā)具有商用Si納米粒子的全固態(tài)鋰電池的高性能陽極，并發(fā)現(xiàn)了固態(tài)電池中納米粒子的獨(dú)特現(xiàn)象：在鋰化后，它們經(jīng)歷了在固體電解質(zhì)隔板層和金屬集電器之間的密閉空間中進(jìn)行體積膨脹，結(jié)構(gòu)壓實(shí)和明顯的聚結(jié)，以形成類似于通過蒸發(fā)工藝制備的連續(xù)膜。因此，由通過噴霧沉積制備的納米顆粒組成的陽極表現(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研究人員團(tuán)隊(duì)不斷努力提高陽極的循環(huán)能力，從而提高了納米顆粒的面質(zhì)量負(fù)荷。