導入納米多孔結構，硅負極固態電池實現大容量穩定工作

～導入納米多孔構造，有望大幅延長EV的續航距離～

日本物質材料研究機構 (NIMS) 發現，導入納米多孔結構的非晶硅負極膜，能夠實現電池的大容量穩定工作。這一技術有助於實現安全可靠的全固體鋰電池的大容量化。

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   日本物質材料研究機構(NIMS)發現，導入納米多孔結構的非晶硅負極膜，電池能以大容量穩定工作。應用這一技術，實現了安全可靠的全固體鋰電池大容量化。

   
   



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   硅作為負極材料，其理論容量密度為 4200mAh/g  (體積容量密度為2370mAh/cm3)，遠遠大於常用的石墨負極，重量容量密度約為其11倍，體積容量密度約為其3倍。因此，如果能將它作為純電動汽車（EV）的電池負極材料，就有望大幅延長續航距離。但此前存在一個問題，即隨著充放電過程中鋰的嵌入和脫出，硅的體積會發生巨大變化，因此在反覆充放電過程中容易損壞，造成容量減小。而且，液體電解質每次充電都會在硅表面分解，這會使容量減小的問題更加突出。所以人們一直期待，能開發出不易被充放電損壞的硅，以及在硅表面不會被分解的電解質內可穩定工作的電池。

   
   

   
   



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   在此次研究中，研究人員採用了以與晶體硅相比更能耐受體積變化的非晶硅為基本材料，並導入納米多孔結構的硅負極膜。此外，還用不會在硅表面分解的固體電解質代替液體電解質，結果顯示，即使反覆充放電100次，也幾乎沒有出現容量降低現象。

   
   

   
   



4. 
   

   本研究證明，大容量的硅負極能在全固體電池內穩定工作，安全可靠的全固體電池實現大容量化也就日益接近現實。不僅是EV用電池，還有望大幅提高可再生能源發電設施用蓄電池系統和家用蓄電池的性能。

   
   

   
   



5. 
   

   本研究得到了日本國立研究開發法人新能源產業技術綜合開發機構  (NEDO)  「鋰離子電池應用與實用化尖端技術開發事業  (P12003) 」 的支援。

   
   

   
   



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   相關研究成果已於英國時間2018年5月3日發佈於《Communications Chemistry》雜誌的在線版上。

文 客觀日本編輯部

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