近日，物理科学与技术学院陈王华教授硅材料课题组联合宁波工程学院和宁波东方理工大学在国际能源材料顶级期刊《能源存储材料》(Energy Storage Materials)上发表了题为《面向长寿命全固态锂电池的三维“呼吸型”硅负极》的高水平研究论文。论文第一作者是物理科学与技术学院硕士研究生朱贤骏，第一通讯作者为陈王华教授，宁波工程学院杨为佑教授和余睿智副教授为共同通讯作者。
全固态锂电池(ASSLBs)因其高能量密度和高安全性成为电池研究的核心方向。硅凭借超高的理论容量(4200 mAh/g)和良好的化学兼容性，被视为全固态电池中最具潜力的负极材料之一。然而，硅在充放电过程中巨大的体积膨胀(约300%)会导致严重的机械应力、界面脱离及电化学性能快速衰减，这限制了其在大规模锂电池中的实际应用 。
针对上述难题，科研团队利用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)技术，创新性地设计并制备了一种电流集流体一体化的三维柱状硅架构。该架构具有独特的“双相”核壳结构。
研究结果显示，该柱状硅负极在电化学性能和实用性上均表现卓越。超长循环寿命：在0.2 C倍率下循环800次后，容量保持率仍高达72.4%，相较于普通硅粉负极，其循环稳定性提升了近8倍。优异的储锂特性：放电比容量达到2609.6 mAh/g，首次库仑效率高达91.5%。强大的商业化潜力：该团队成功组装了约70 mAh的软包电池，在循环270次后容量保持率达72.5%。实验证明，该电池在弯折、甚至遭受剪刀裁剪的情况下仍能持续供电，展现出极高的机械鲁棒性和安全性。相关中国发明专利已经获得授权(专利号：ZL202511020554.2)。
研究建立了一种通过架构设计统一离子传输动力学与机械完整性的新范式，为开发高能量、长寿命的全固态硅基锂电池提供了切实可行的技术路径。该工作得到了国家自然科学基金、中国科协青年人才托举工程、浙江省自然科学基金及宁波市相关科技计划的大力支持。
原文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2405829726000723
【关闭】
