基于固体电解液的先进电池系统比目前基于液体电解液的锂离子电池(LIB)具有更好的储能性能和更好的安全性。锂金属负极固态电池已经得到了广泛的研究，但化学活性锂似乎与具有高安全性和稳定性的固态锂电池不相容。这一矛盾贯穿于电极制造、电池堆叠、电池运行的全过程。空气中化学稳定性差导致制造成本高、树枝晶形成和界面反应失控，增加了热失控的风险。硅阳极具有容量大、工作电位低、化学性质温和、资源丰富等特点，已成功应用于商用液体电池系统。
鉴于储能领域的快速发展对能量密度和安全性提出了更高的要求，对硅阳极基SSB的研究具有重要意义。然而，从基本原理到实际应用，全面总结硅表面活性剂研究的出版物很少。
近日，西北工业大学Chao Shen，Keyu Xie从材料、电极、电池和电池组件等几个方面对当前的研究现状进行了综述，并对未来的科学研究和产业发展方向进行了展望。
文章要点
1）在开发高安全性固态电池的过程中，无锂枝晶、高比容量的硅阳极受到了广泛的关注。从这一角度出发，作者总结了单晶硅阳极所面临的主要挑战，重点介绍了在材料/结构工程和合理的元器件设计方面取得的显著进展，以减缓单晶硅的体积膨胀，抑制单晶硅阳极的化学力学失效。还提到了电池的加工和封装，以及加速硅负极SSB的商业化进程。
2）目前的研究在改善硅负极SSB的性能方面取得了很大的进步，但在实用化方面仍有许多亟待解决的问题。以下是一些重要的问题和对未来研究的建议：i）最新的研究集中在半电池，在这种电池中，多余的锂被供应，SEI消耗的Li+可以持续补充；ii）SEI是正极表面与电解液反应形成的界面层，在电池运行过程中应保持钝化和稳定；iii）可扩展的浆料浇注工艺和板状槽型显示出很大的规模化优势，如典型的轧辊到辊子技术。然而，片状电极和SSE薄膜的加工要求主要集中在实验室条件下，不同的研究对性能的评价标准差别很大。
参考文献
Amin Song, et al, A Review on the Features and Progress of Silicon Anodes-Based Solid-State Batteries, Adv. Energy Mater. 2023, 2301464
DOI: 10.1002/aenm.202301464
https://doi.org/10.1002/aenm.202301464
