锂合金金属负极具有较高的理论电荷存储容量，是开发高能可充电电池的理想选择。然而，这种电极材料在使用标准非水液体电解质溶液的锂离子电池中表现出有限的可逆性。为了避免这个问题，研究人员报告了在全固态锂离子电池配置中使用非预锂化铝箔基负极的工程微结构。当30 μm厚的Al94.5In5.5负极与Li6PS5Cl固态电解质和LiNi0.6Mn0.2Co0.2O2基正极相结合时，实验室规模的电池在高电流密度(6.5 mA cm−2)下提供数百次稳定循环，具有实际相关的面积容量。研究人员还证明，由于铝基体内分布的LiIn网络，多相Al-In微观结构可以改善速率行为和增强可逆性。这些结果表明，在简化制造工艺的同时，通过负极的冶金设计改进全固态电池的可能性。相关研究内容以“Aluminum foil negative electrodes with multiphase microstructure for all-solid-state Li-ion batteries”为题发表在《Nature Communications》上。
与锂离子电池相比，固态电池提供了完全不同的化学机械环境。例如，固态电解质（SSE）不会流动以润湿体积变化的负极颗粒的表面，这可以稳定SEI的形成。具有硅基负电极的SSB与使用非水电解质溶液的电池相比表现出改善的循环稳定性。此外，具有各种合金基负极（硅和铝）的SSB可以实现高能量密度和比能，甚至接近具有过量锂的锂金属SSB。然而，最近的合金负极 SSB 演示使用了铸造颗粒或复合电极，其概念上与传统锂离子电池电极相似。考虑到 SSB 不同的化学机械环境，其他电极概念对于长期耐用性可能是可行的，包括开发致密箔电极。与锂金属物理合金化的厚（>100 μm）铟箔或铝箔已被用作 SSB 负极，以充当锂汇，但这些厚箔具有大量多余的材料，导致能量密度低，这对于实际应用来说是不现实的。此外，避免使用锂金属进行预锂化有利于规模化电池生产。
图文导读
总结
该研究制备了一种硬碳稳定的锂硅合金负极，实现了高负载和高电流密度下的长期循环，抑制了锂枝晶的生长。通过对锂原子分布和锂离子分布的相场模拟，论证了锂离子负极的有效性和硅与HC的最佳质量比(4:6)。该材料可以防止硅负极的急剧降解，减轻硅负极的软短路。通过对负极的xrd、XPS、SEM和AES的分析证实，富锂离子电子网络渗透到负极中，扩大了负极的活性面积，从而提高了电动力学稳定性。具有aLiSH46负极和LCO阴极的ASSB在20℃(14.64 mA cm-2)的电流密度和0.7 mAh cm-2的面容量下展示了30,000次循环。此外，LiSH46负极使NMC811 ASSB在负载下具有5000次循环。还实现了超高放电电流密度(155.3 mA cm-2)，NMC811负载为6mA cm-2。最后，从20 mAh cm-2的加载NMC811｜LiSH46电池中获得了电池级能量密度为263 Wh kg-1，面积容量为16.92mAh cm-2的ASSB。良好的电动力学稳定性和优异的电化学性能为ASSB的商业化提供了一种有前景的方法。
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