硅基全固態電池具有高能量密度和安全性，但由于需要高外部壓力而面臨巨大的應用挑戰。
近日，廈門大學Songyan Chen，Ming-Sheng Wang，南京林業大學Xiang Han開發了一種 Li21Si5/Si–Li21Si5 雙層陽極，用于無外部壓力工作的全固態電池。
文章要點
1）在 Li21Si5 合金的冷壓燒結下，陽極形成具有混合離子/電子傳導的頂層（Li21Si5 層）和包含三維連續導電網絡的底層（Si–Li21Si5 層）。在陽極|SSE 界面處產生的均勻電場消除了對高外部壓力的需要，同時使陽極界面處的鋰離子通量提高了兩倍。
2）這種高效的離子/電子傳輸系統還有利于 Si 顆粒均勻釋放循環膨脹應力，并穩定陽極的體相和界面結構。因此，Li21Si5/Si–Li21Si5 陽極在 45 °C 時表現出 10 mA cm?2 的臨界電流密度，容量為 10 mAh cm?2 。并且 Li21Si5/Si–Li21Si5|Li6PS5Cl|Li3InCl6|LCO 電池在 0.25 mA cm?2 時實現（97±0.7）％的高初始庫侖效率，面積容量為 2.8 mAh cm?2 ，在 2.5 mA cm?2 下經過 1000 次循環后膨脹率低至 14.5％。
參考文獻
Zhang, Z., Zhang, X., Liu, Y. et al. Silicon-based all-solid-state batteries operating free from external pressure. Nat Commun 16, 1013 (2025).
DOI：10.1038/s41467-025-56366-z
https://doi.org/10.1038/s41467-025-56366-z
