在追求新一代电池技术的过程中，有两种非常有前途的途径，即使用固态电解质而不是液态电解质，以及在阳极组件中添加硅以提高能量密度。一个新开发的架构将这两项创新放在了一个设备中，形成一个安全、持久、有潜力存储大量能量的固态电池。
多年来，科学家们一直被硅承诺的下一代电池带来的改变游戏规则的能量密度所吸引，但将其纳入其中面临着挑战。这个想法是用硅结合或完全取代用作阳极的石墨，以可能储存
多达 10 倍的锂离子。问题是，硅会导致液态电解质迅速降解，电池很快就会失效，但这项新研究的科学家认为，解决办法可能在于使用固态电解质。
与硅阳极一样，固态电解质是电池研究的另一个分支，可以开辟一些令人兴奋的可能性。在阳极和电池的另一个电极（阴极）之间来回携带锂离子的传统液体电解质具有高度挥发性，这限制了与其他有前景的高性能材料（例如锂金属）的兼容性。固态电解质是解决这个问题的有希望的解决方案。
加州大学圣地亚哥分校的工程师希望固态电解质可能会带来一些与硅阳极类似的优势。将硅纳入锂电池阳极的努力一直受到硅颗粒尺寸波动的困扰，硅颗粒会随着设备充电和放电而膨胀和收缩。这与硅阳极和液体电解质之间不稳定的相互作用相结合，导致电池循环时严重的容量损失。
研究人员表示：“作为电池研究人员，解决系统中的根本问题至关重要。对于硅阳极，我们知道最大的问题之一是液体电解质界面的不稳定性。我们需要一种完全不同的方法。”
这种新的方法包括对硅阳极的组装方式进行一些调整，科学家们取消了通常使用的碳和粘合剂，并选择了一种经过较少加工的更便宜的微硅。然后引入基于硫化物的固体电解质来携带电荷，通过避免阳极上的破坏性相互作用，得到的电池被证明非常稳定。
这种新型硅胶全固态电池被描述为安全、持久且能量密集。 实验室规模的全电池显示能够进行500次充电和放电循环，同时保留 80% 的容量，证明了新设计的稳定效果。
研究人员表示：“固态硅技术克服了传统电池的许多局限性。这为我们提供了令人兴奋的机会，以满足市场对更高容量的能量、更低的成本和更安全的电池的需求，特别是电网储能。”
这项研究发表在《科学》杂志上。
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