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负极|1+1>2，一种新型固态电池惊艳问世( 二 )

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加州大学圣地亚哥分校材料发现与设计研究所负责人 ， 纳米工程教授孟颖（Shirley Meng）是本篇论文的通讯作者 ， 她表示：“作为电池研究人员 ， 解决系统根本问题至关重要 。 就硅负极而言 ， 我们知道关键问题在于液体电解质界面的不稳定 。 我们需要一种全新的方法 。 ”
加州大学圣地亚哥分校领导的团队的确另辟蹊径：他们去除了全硅负极中的碳和粘结剂 ， 并使用比常用的纳米硅更加原生态、成本更低的微硅 。

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全固态电池解决方案

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除了去除负极中所有的碳和粘结剂以外 ， 团队也使用以硫化物为基础的固体电解质代替液体电解质 。 试验结果表明 ， 这种固体电解质在纯硅负极电池中极其稳定 。
孟教授表示：“尽管前途漫漫 ， 这项新工作为解决硅负极问题提供了前景美好的解决方案 。 我认为 ， 该项目是对我们在加州大学圣地亚哥分校所做的电池研究方法的验证 。 我们将最为严苛的理论和试验工作与我们的创造力和创新性思维有机结合 ， 也知道在解决根本性困难的过程中如何与行业合作伙伴打交道 。 ”
过去将硅基负极转化成商业成果的努力主要集中在硅－石墨复合材料 ， 或者将纳米结构的粒子与聚合物粘结剂加以结合 ， 两种方式在稳定性方面的表现依然无法达到理想水平 。
通过用固体电解质代替液体电解质 ， 去除硅负极中的碳和粘结剂 ， 研究者们克服了电池工作时负极完全浸泡在有机液体电解质中所带来的一系列挑战 。
同时 ， 去除负极中的碳之后 ， 团队大大减少了负极与固体电解质的界面接触 ， 避免出现往往存在于液体电解质中的持续能量损耗问题 。
这两方面的努力帮助研究者们充分利用了硅的成本低下、能源密度高和环境污染小等属性 。

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影响&商业化衍生

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论文第一作者达伦·谭（Darren H. S. Tan）表示：“固态硅方式打破了传统电池的许多限制 ， 让我们看到很多激动人心的机会 ， 能够满足市场对于能量密度高、成本低下 ， 安全性好的电池需求 ， 这对于电网能储领域尤为重要 。 ”
以硫化物为基础的固体电解质往往稳定性极差 。 然而 ， 这是基于液体电解质系统的传统热力学解释 ， 忽略了固体电解质的动力学稳定性 。 研究团队认为 ， 这种属性打破直觉 ， 也给我们带来了机会 ， 发明具有高度稳定性的负极 。

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