来源：快科技
固态电池，迎来技术新突破。
只需要10分钟，就可充满电。
并且在充放电循环6000次后，电池有效容量还有80%，优于市场上任何一款软包电池。
这项新的技术来自哈佛，全华班团队打造，论文已经发表在Nature子刊Nature Material上。
什么样的固态电池
当前常见的锂离子电池，负极多为石墨材料，优点是工艺成熟，运用广泛，但缺点是理论比容量不高，为372mAh/g，商业化后大概会更低一点。
这也是为什么如今的锂离子电池，特别是液态锂离子电池想要增加能量密度、续航里程，往往有个上限。
因此，能量密度更高的固态电池一直被认为是锂离子电池的终极形态，是当下行业发展的方向。
而固态电池一大热门负极材料就是锂，理论比容量高达3860mAh/g，并且拥有最低的电化学势（-3.04V），能更有效吸收和释放电子，也能对应更广泛的正极材料。
另一种负极材料硅，虽然能量比容量更高（4200mAh/g），但在充放电中会产生剧烈体积变化，容易导致电池失效。
但使用锂电子作为负极有一个最大问题就是锂枝晶，也是电池短路失效、热失控等严重后果的元凶。
虽然固态电池使用固态电解质，对于锂枝晶的生长有一定抑制作用，但各类固态电解质的抑制效果不一，什么样的固态电解质是最优解现在也没个定论。
并且，使用什么样的固态电解质也是目前固态电池热门的研究方向之一。
对此，该论文的哈佛团队使用了一种独特方式：在锂金属负极上，增加一层由微米级硅元素（Si）和石墨（G）形成的复合材料的保护层，由此诞生了性能更优的固态电池。
如图所示，2000次充放电循环后容量保持率为92%，3000次循环后为88%，6000次循环后仍然为80%，这个表现优于市场上其他的软包电池。
实际上，在固态电池中植入人工固态电解质界面层（SEI），提升固态电池的性能并不是什么新鲜事，那么为什么这样的SiG材料就能实现性能突破？
材料关键：微米级硅颗粒
众所周知，锂离子电池充放电的过程，就是电池阳极反复得到和失去锂离子的过程（或者说嵌入和脱嵌）。
也就是说，如何在电池阳极快速、均匀、稳定地镀上或剥离锂，是该电池能否商业化的关键。
该团队在实验过程中发现，在负极锂上增加由微米尺寸的硅构成的复合材料，恰好可以满足这一要求。
同时硅颗粒的外形没有明显变化：
这意味着微米级的硅颗粒并不会由于硅化反应膨胀，锂化反应得到抑制；同时也不会提供有利于锂枝晶生长的环境，或者说抑制锂枝晶的生长。
论文作者使用硫化电解质，和由SiG复合材料保护的锂金属制造的固态电池，放电容量达到5600mAh/G，比理论容量4200mAh/G高出很多。
并且，也由于锂离子的电镀和剥离可以在平坦的硅表面上快速发生，电池只需要约10分钟就可充满电。
作者分析了59524种材料条目，发现除了硅以外，银和镁合金也是具有前景的负极材料。
