大學(xué)的研究人員們已經(jīng)開(kāi)發(fā)出了一種新的方法，能夠大大提升商用鋰電池的關(guān)鍵性能。其采用了新型硅陽(yáng)極來(lái)取代常見(jiàn)的石墨陽(yáng)極，除了可以更小、更輕、更持久之外，還可以應(yīng)用到從個(gè)人設(shè)備到電動(dòng)汽車等各個(gè)領(lǐng)域。作為鋰電池領(lǐng)域的負(fù)電極材料，石墨的運(yùn)用一直比較順利，但它的缺點(diǎn)也很明顯，那就是難以提升容量。

由于其只能存儲(chǔ)相對(duì)較少的能量（約370mAh/g），因此研究人員將目光瞄向了日漸流行起來(lái)的硅材料上（可達(dá)4200mAh/g）。當(dāng)然，后者也并不是沒(méi)有局限性。

每個(gè)充電周期中，當(dāng)電芯里的硅在和鋰交互時(shí)，其膨脹收縮可達(dá)300%。而隨著時(shí)間的推移，它會(huì)明顯降低電池的性能、短路、并最終導(dǎo)致電池報(bào)廢。

為了克服這一問(wèn)題，最近有其他人嘗試過(guò)為電池設(shè)計(jì)納米級(jí)的海綿狀硅陽(yáng)極、只有幾微米長(zhǎng)的硅納米線、甚至混合了石墨和碳納米管。

不過(guò)，大學(xué)的科學(xué)家們開(kāi)發(fā)出了另一種方法，來(lái)修改硅陽(yáng)極的結(jié)構(gòu)。其借助了摻雜的石墨烯、納米硅顆粒、以及環(huán)化聚丙烯腈（cyclizedpolyacrylonitrile，常用于制作外科手套）之間的化學(xué)反應(yīng)，從而形成了一種健壯的納米結(jié)構(gòu)。

研究人員們?cè)跍y(cè)試后發(fā)現(xiàn)，這種陽(yáng)極設(shè)計(jì)可以減少鋰和電極之間的接觸，因此能夠防止大部分的膨脹和收縮情況，最終為電池帶來(lái)更高的穩(wěn)定性。

此外，他們還聲稱其儲(chǔ)能可達(dá)1000mAh/g、循環(huán)使用2275次（比較石墨的500次）、以及99.9%的充放電效率（CoulombicEfficiency）。此前，硅陽(yáng)極的電荷轉(zhuǎn)移一直被看作是另一個(gè)弱點(diǎn)。

研究人員稱，新陽(yáng)極可將鋰電池的能量密度提升40%到60%，因此我們有望看到單次充電后續(xù)航里程長(zhǎng)達(dá)500公里（310英里）的電動(dòng)汽車。

這項(xiàng)研究發(fā)表在近期的《自然通訊》（NatureCommunications）期刊上，相關(guān)技術(shù)有望在未來(lái)一年內(nèi)實(shí)現(xiàn)商業(yè)化。