能循环3000次不退化新型硅负极材料

在全球能源转型加速推进的背景下，全固态电池因具备高能量密度、长循环寿命和卓越的安全性能，被广泛视为下一代能源存储的核心技术。西安交通大学教授宋江选团队在全固态电池领域取得新进展，相关研究成果近日发表于《纳米快报》(Nano Letters)。

在全固态电池体系中，硅凭借其高理论比容量(4200mAh/g)、丰富的储量及低成本优势，成为最具应用前景的负极材料之一。然而，硅负极固有的差离子/电子导电性，且在锂化/脱锂过程中产生剧烈的体积变化，容易引发电极结构崩塌，严重制约了其倍率性能和循环寿命。

针对上述关键挑战，团队提出了一种具有可逆纳米晶相转变特性的低成本、高导电、高稳定性ZnSi12P3新型硅基负极材料。该材料在锂化过程中经电化学驱动可原位转化为Li15Si4、LiZn和Li3P纳米晶相，脱锂后可逆转变回原始的ZnSi12P3结构，从而有效缓解体积膨胀带来的应力并保持电极结构稳定性。该负极材料展现出高达2669 mAh/g的可逆比容量，并在与高镍三元正极匹配后，于3C高倍率条件下实现了超过3000次稳定循环。