石墨，和铅笔笔尖一样的资料，持久以来一向是锂离子太阳 的首要构成局部。可是，跟着咱们对太阳 请求的进步，石墨基太阳 已没法知足咱们对太阳 机能的请求。是以研讨职员将眼光转向了数字反动的焦点资料硅。

美国承平洋东南国度尝试室（PNNL）的研讨职员提出了一种新奇体例来操纵这类有操纵潜力可是今朝仍题目的储能资料。硅被用于电脑芯片和很多其余产品，因具备十倍于石墨负极的储锂容量，被以为是下一代锂离子太阳 的抱负负极。可是，硅负极在锂化/去锂化进程中触及庞大的体积变更，致使其轮回不变性较差，并且太弱而没法蒙受电极制作的压力，限定了硅基负极的现实操纵。

为了处理这些题目，PNNL研讨职员JiguangZhang（Jason）和XiaolinLi率领的团队开辟了一种怪异的纳米布局，该布局操纵碳资料在限定硅收缩的同时还强化了硅。该研讨功效颁发在《NatureCommunications》上，为其余范例的太阳 供给了新的设想思绪，并终究赞助进步电动汽车、电子装备和其余装备中锂离子太阳 的能量容量。

消弭硅的弊病

作为一种导电且不变的碳，石墨很是合适在太阳 充电时将锂离子打包到太阳 的阳极中。硅比石墨能接收更多的锂，但它的体积会收缩300%，致使阳极分裂。研讨职员经由进程将小硅颗粒堆积成直径约8微米的微球——约莫一个红细胞的巨细——来制作出多孔的硅。

石墨是碳的一种导电且不变的情势，很是合适在充电时将锂离子添补到太阳 的负极中。硅可以或许比石墨接收更多的锂，但它的体积常常会收缩300%，致使负极分裂。研讨职员经由进程将小硅颗粒堆积成直径约8微米的微球——约莫一个红细胞的巨细——来制作出多孔情势的硅。

PNNL的JasonZhang在高等太阳 举措措施中研讨发明，具备多孔硅布局的电极的厚度变更小于20％，同时包容的电荷是典范石墨负极的两倍。可是，与之前版本的多孔硅差别，由于碳纳米管使微球近似于纱线球，是以微球也显现出不凡的机器强度。

研讨职员分几个步骤制备了这类布局：起首在碳纳米管上涂上氧化硅。接上去，将纳米管放入油和水的乳液中。而后将它们加热至沸腾。

Li说：“当水蒸发时，涂覆的碳纳米管会固结成球形。”“而后，咱们操纵铝和更高的热量将氧化硅转化为硅，而后浸入水和酸中以去除副产品。”从这个进程中发生的是一种由碳纳米管外表的硅微粒构成的粉末。

操纵原子力显微镜探针测试了多孔硅球的强度。作者发明，此中一个纳米纱线球“在很是高的紧缩力下可以或许会发生轻细的屈就，并落空一些孔隙，但它不会分裂。”

这预示着贸易化的成长，由于负极资料必须在制作进程中可以或许蒙受辊子的高紧缩。下一步是开辟出更具可扩大性和经济性的制作硅微球的体例，以便它们有一天可以或许操纵到下一代高机能锂离子太阳 中。