高性能硅基复合负极材料通过混合传导路径实现全固态电池性能突破

全固态电池(ASSBs)因锂金属负极存在界面反应和枝晶问题而面临商业化挑战。来自LionGo新能源和REPT BATTERO等机构的研究人员创新性地设计了一种锂铟合金网络分散硅颗粒的复合负极材料，该材料兼具离子-电子混合传导特性，显著提升了硅负极的导电性和机械稳定性。所构建的In-Si||Li5.5PS4.5Cl1.5||LiNi0.9Co0.05Mn0.05O2全电池在6C倍率下仍保持80%容量，且在3.69 mA cm?2电流密度下循环2000次容量保持率达98.5%，为高性能ASSBs开发提供了新思路。

　　

在能源存储领域，全固态电池(All-Solid-State Batteries, ASSBs)因其卓越的能量密度被视为下一代储能器件。然而，锂金属负极面临的界面副反应和枝晶生长问题严重阻碍其商业化进程。具有超高理论比容量的硅材料虽被视为理想替代负极，却受限于其本征的低离子/电子电导率以及充放电过程中的体积膨胀效应。

这项突破性研究巧妙构建了锂铟合金(Li-In alloy)网络包裹硅颗粒的复合结构，形成独特的"离子-电子混合高速公路"。这种三维导电网络不仅显著提升了电荷传输效率，更通过应力缓冲机制有效抑制了硅材料在循环过程中的结构破碎。基于此设计的In-Si复合负极与硫银锗矿型固态电解质Li_5.5PS_4.5Cl_1.5和高镍正极LiNi_0.9Co_0.05Mn_0.05O₂组成的全电池展现出令人惊艳的性能：在超高倍率(6C)充放电时仍保持1C倍率下80%的容量，更在3.69 mA cm^?2的工业级电流密度下实现了2000次循环后98.5%的容量保持率，相当于每天充放电一次可稳定使用超过5年。该研究为开发兼具高能量密度和长寿命的全固态电池提供了切实可行的材料解决方案。