硅基全固态电池具有高能量密度和安全性，但由于需要高外部压力而面临巨大的应用挑战。

近日，厦门大学Songyan Chen，Ming-Sheng Wang，南京林业大学Xiang Han开发了一种 Li₂₁Si₅/Si–Li₂₁Si₅ 双层阳极，用于无外部压力工作的全固态电池。

文章要点

1）在 Li₂₁Si₅ 合金的冷压烧结下，阳极形成具有混合离子/电子传导的顶层（Li₂₁Si₅ 层）和包含三维连续导电网络的底层（Si–Li₂₁Si₅ 层）。在阳极|SSE 界面处产生的均匀电场消除了对高外部压力的需要，同时使阳极界面处的锂离子通量提高了两倍。

2）这种高效的离子/电子传输系统还有利于 Si 颗粒均匀释放循环膨胀应力，并稳定阳极的体相和界面结构。因此，Li₂₁Si₅/Si–Li₂₁Si₅ 阳极在 45 °C 时表现出 10 mA cm⁻² 的临界电流密度，容量为 10 mAh cm⁻² 。并且 Li₂₁Si₅/Si–Li₂₁Si₅|Li₆PS₅Cl|Li₃InCl₆|LCO 电池在 0.25 mA cm⁻² 时实现（97±0.7）％的高初始库仑效率，面积容量为 2.8 mAh cm⁻² ，在 2.5 mA cm⁻² 下经过 1000 次循环后膨胀率低至 14.5％。

参考文献

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