由于目前固態(tài)電池使用的陽極大多含有鋰金屬，電池內(nèi)部的鋰會隨著電池不斷老化出現(xiàn)樹狀晶體，從而影響電池的壽命，甚至出現(xiàn)安全隱患。而銀、碳兩種物質(zhì)比較穩(wěn)定，因此使用壽命較長。不過，這項技術(shù)目前僅在實驗室中得到驗證，真正實現(xiàn)量產(chǎn)還有很長的路要走。

一、三星研發(fā)銀-碳固態(tài)電池正極復(fù)合材料 能量密度達900Wh/L

近日，位于英國倫敦的三星高級技術(shù)研究院(SAIT)和日本三星研發(fā)中心(SRJ)的研究人員在權(quán)威期刊《自然·能源》上發(fā)表了一篇文章，文章題目是《High-energy long-cycling all-solid-state lithium metal batteries enabled by silver–carbon composite anodes》。

▲論文主要作者。從左至右：SRJ首席工程師Yuichi Aihara、SAIT首席研究員Yong-Gun Lee、SAIT負責人Dongmin Im

文章指出，如果軟包固態(tài)電池的陽極采用銀-碳復(fù)合材料制成，電池的壽命、能量密度、安全性都將會大幅提升。

三星的研究人員采用一層厚度為5微米的銀-碳復(fù)合材料作為軟包電池的陽極，就能有效防止鋰離子電池老化出現(xiàn)樹狀晶體的問題。同時，電池的能量密度也提升至900Wh/L。相同電池容量下，采用銀-碳陽極的電池比傳統(tǒng)鋰離子電池的體積小50%。

如果這一技術(shù)用于電動汽車，可以使純電動車的續(xù)航能力達到800公里，電池循環(huán)次數(shù)也可以達到1000次。也就是說，電池的壽命可達到80萬公里。

三星高級技術(shù)研究院電池實驗室負責人Dongmin Im表示：“三星的這一研究可用于未來制造更加安全、更高性能的動力電池。”

二、傳統(tǒng)陽極老化產(chǎn)生樹狀晶體 銀-碳復(fù)合材料可完美解決

生活中常見的鋰離子電池當中，都含有電解質(zhì)成分，不同電解質(zhì)在常溫下有液體和固體兩種狀態(tài)，固態(tài)電池的電解質(zhì)為固體，具有能量密度高、安全性高的優(yōu)勢。

不過，在充電過程中，含有金屬鋰的陽極容易產(chǎn)生沉積，這些沉積物在顯微鏡下觀察呈樹狀，這些樹狀晶體就會慢慢覆蓋電池的陽極表面，導致電池陽極無法充分利用，對電池壽命造成影響。

▲顯微鏡下電池陽極的樹樁晶體

如果陽極中樹狀晶體持續(xù)增長，數(shù)量變多，可能侵蝕陽極和陰極之間的隔膜，對電池的是安全性將造成影響。

也就是說，目前固態(tài)電池中采用含有鋰金屬的陽極材料，電池的壽命和安全性在一定程度上都有所降低。

三星研究員采用銀-碳復(fù)合材料制成固態(tài)電池陽極，由于銀、碳兩種元素都比較穩(wěn)定，性狀難以改變，這樣一來就能解決產(chǎn)生樹狀晶體的問題。

結(jié)語：三星固態(tài)電池新技術(shù)離上市還有一定距離

三星作為全球消費電子類產(chǎn)品數(shù)一數(shù)二的“大廠”，研發(fā)能力自然也非常強大。此次三星試制的固態(tài)電池在能量密度上得到巨大提升，用于制造固態(tài)電池或?qū)椭妱榆嚧蛞粓?ldquo;翻身仗”。

不過，由于這項技術(shù)目前還在實驗階段，距離真正上市還有一定距離，在全球各大電池廠商努力研發(fā)電池新技術(shù)的今天，相信還將有更多新電池技術(shù)走進人們的生活。