该阳极采用柔性无纺材料防止开裂。

德国科学家近日发布了一款基于纤维结构的新型硅阳极，可将锂离子电池能量密度显著提升至多250%。这项由巴登-符腾堡州太阳能与氢能研究中心（ZSW）开发的技术，有望重塑电动汽车、消费电子及可再生能源存储领域的电池性能。

这项名为FACILE的项目联合了ISC康斯坦茨、凤凰无纺布公司及centrotherm国际工程机械公司等地区合作伙伴。ZSW管理委员会成员Markus Hölzle博士表示："FACILE项目展示了巴登-符腾堡州如何通过产学研合作覆盖锂离子电池从材料开发到电芯生产的全价值链。"

锂离子电池技术革新

传统锂离子电池通常采用石墨作为负极材料，但这种晶态碳材料每克仅能储存约370毫安时锂容量。这一存储极限长期制约着当代电池的能量密度。而硅材料理论储锂容量高达每克4,200毫安时，对应超过石墨十倍以上的储能能力。

在成本相近的前提下，硅成为实现高性价比、高能量密度电池的理想解决方案。但硅材料在嵌锂过程中会发生高达300%的体积膨胀，导致电极开裂、分层及电池快速失效。过去十年间，研究人员尝试过纳米结构、薄膜和复合混合物等方案，但规模化生产始终面临挑战。

为此，德国研究团队另辟蹊径，在柔性导电无纺布纤维上直接构建硅阳极，而非传统采用的金属箔涂层技术。这种纤维基导电无纺布基底能有效适应硅材料的体积变化，避免充放电过程中常见的开裂与剥落问题。

新型电池材料突破

Hölzle详解道，该创新方案旨在开发能补偿硅材料巨大体积变化的柔性无纺布基底硅阳极。研究团队的目标是实现不低于每克1,000毫安时的实际容量，这将使阳极实际能量密度提升至少250%。他在新闻稿中总结："这将催生高性能、长寿命的可持续电池，为增强地区产业竞争力作出重要贡献。"

据ZSW透露，团队已开始将新型阳极集成到小型测试电池中进行性能评估。下一阶段将重点分析、优化并放大生产流程，以制造适用于电动汽车的大型动力电池。该研究所拥有一条中试生产线和类工厂生产系统，可制造100安时锂离子电池，具备加速研发的优越条件。

研究人员确信，这种纤维基硅阳极将推动制造更轻量的电动汽车电池组、延长续航里程并实现更可持续的生产模式。他们相信这项技术将巩固德国在下一代电池创新领域的领先地位。

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