阳极含义为：化学电池中能使电解质发生氧化反应的电极，又称负极，电子由负极流向正极，电流由正极流向负极。但传统电池结构在固态电池中恐将迎来改变，因为起点固态电池曾报道称全球首款无阳极固态电池问世，由美国芝加哥大学普利兹克分子工程学院分子工程教授孟颖团队推出，采用钠材料，也意味着钠电池的固态形态横空出世。今年Q3以来，无阳极固态电池技术也多有突破。近日，北京理工大学赵永杰团队公布了最新技术成果，在集流体表面涂抹韧性铁电复合层来实现稳定运行。良好的电解质界面通过内置电场引导钠均匀沉积，实现离子通量分布和迁移的动态调节。9月有相关媒体报道称，首尔大学Jang Wook Choi教授等人在期刊上发布文章称，为解决锂枝晶问题，该团队提出一种由镁和钨组成的纳米结构，利用镁与钨的化学作用实现锂两亲性保护层，为开发无阳极电池提供新策略，其原理就是金属层包裹集流体提高能量密度。厦门大学乔羽教授团队也在近期成功开发弱溶剂阴离子稳定电解质，用来提升无阳极钠金电池性能。该电解质可互相平衡钠离子、溶剂、阴离子，在电极/电解质界面形成接触离子对和聚集体簇，促进界面层形成。
1、解密无阳极固态电池
无阳极电池可将离子直接电化学沉积在集流器上，有效提高电池电压和能量密度，降低成本。结合固态电池特质以及无阳极电池还有钠电池特质，远在美国芝加哥大学的孟颍教授团队首发世界上第一款无阳极钠固态电池，除了电解质和取消阳极两大亮点外，该电池还有一重要变革：使用铝粉制造集流器，该材料在高压下可流动，解决了固固界面问题。值得一提的是，孟教授和迪斯赫尔在研发成功后，为其申请专利，并着手开始商业化。除了芝加哥大学外，加州大学圣地亚哥分校亦对此有研究。加大圣地分校Ying Shirley Meng、Jihyun Jang团队展示了固体电解质和堆叠压力的应用，通过沉积致密的金属钠来解决问题，研究人员发现铝制集流体能与固体电解质实现紧密接触，该材料相比传统铝箔实现了大步技术迈进。搭载其技术的无阳极固态电池可稳定循环数百次。 更令人振奋的是，美国ION储能团队还研发出了无阳极固态锂电池。ION 耗时5年投资研发的新品在无加压状态下循环次数可达到800次。但需要指明的是该电池并非真正取消阳极，而是用立体陶瓷结构取代传统阳极材料，使电池能量密度更高的同时达到降本增效。该技术另一特点在于无加压，目前固态电池多需外部施加压力提高固固界面稳定性，但该固态电池不需要加压就能够有良好固固界面接触。技术突飞猛进原因在于ION背后出资者是美国国防部，该公司通过ARPA-E先进能源研究项目顺利获得200亿美元资投资，“家底”丰厚。
2、无阳极技术难在哪？
以无阳极钠固态电池为例，需要满足以下四个条件：1.需要电化学稳定或高度钝化的电解质，避免消耗活性钠库存；2.固固界面必须牢靠；3.需要致密性极高的固态电解质隔膜；4.需要高度致密集流体。由于材料不同，锂钠无阳极电池技术分别会遇到以下痛点：1. 锂枝晶生长和内部短路；2. SEI界面形成增加电池内阻消耗更多电解质；3. 锂电镀和剥离的低效率，导致电池容量下降速度快，产生低库仑效率；4.无阳极钠电池在首次充电过程中需要在集流体上沉积钠金属，可能会造成安全隐患；5.电解质和集电器之间接触；6.界面化学反应问题。在克服了这些痛点后，无阳极电池会因为出色的安全性能和快充性能得到迅速应用，例如可以为电车提供更长的续航里程并降低汽车重量，还可以用于储能电站中，快速响应储能系统发出的信号，稳定电网。此外小型的无阳极电池还可以用于3C消费电子领域，并减少电池占用的手机空间，让手机变薄。新能源汽车行业促进了电池产业的发展，当前的传统液态锂电池能量已到天花板，固态电池之风盛行，从电池结构来看，取消阳极可节省空间改变材料种类增强电池性能，被认为是固态电池众多技术中较为有潜力的一种。当前无阳极固态电池仍在探索中，除了固态电池共有痛点外，无阳极电池还要面临低温和堆压运行等特有痛点，为此业界也引入成核晶种以及亲锂界面等方式，逐渐攻克技术降低成本实现早日商业化。
（来源：起点固态电池）
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