圖：西北太平洋國家實(shí)驗(yàn)室（EMSL）原位透射電子顯微鏡，用于研究他們小組新陽極系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)變化。實(shí)時(shí)測量結(jié)果表明的，是硅納米顆粒在碳?xì)?nèi)部鋰化前（左）后（右）的情況。
鋰離子電池驅(qū)動(dòng)的設(shè)備包括電動(dòng)汽車和智能手機(jī)等。社會(huì)要求更多的電池，而且每個(gè)電池要有更大的容量。
為了滿足這一需求，西北太平洋國家實(shí)驗(yàn)室的用戶和研究人員為他們的能源提出了一個(gè)聰明的新思路，從字面上看，就是讓電池有少許生長空間。鋰離子電池發(fā)電，需要讓鋰離子穿過電解質(zhì)。在充滿電的電池中，鋰離子存儲(chǔ)在陰極，如鈷酸鋰（LiCoO2：lithium cobalt oxide）中。
當(dāng)使用時(shí)，鋰離子從陰極流過電解液，進(jìn)入陽極，陽極通常由碳制成。在充電過程中，離子返回陰極，就是開始的地方。研究人員的制備采用了目前的技術(shù)，制成一種新型的陽極，碳?xì)?nèi)僅包含單一的硅納米粒子，就像雞蛋里面的蛋黃。
在這種新的設(shè)計(jì)中，鋰離子從陰極流過電解液，通過碳?xì)U(kuò)散，進(jìn)入硅，硅可容納的鋰離子是碳的十倍。
留下適量的空間，鋰硅納米粒子在膨脹時(shí)就會(huì)填滿碳?xì)?，但不?huì)爆裂。
結(jié)果呢？
鋰離子電池系統(tǒng)與商業(yè)電池相比，可容納能量要高7倍以上，磨損前充放電次數(shù)提高五倍。關(guān)鍵是，它有良好的性能，這種新系統(tǒng)形成一種穩(wěn)定的殼，一種固體電解質(zhì)界面，就在陽極，這是電解液分解的后果。此外，研究小組的制造工藝經(jīng)濟(jì)實(shí)惠，高效，而且很容易升級(jí)。
更多信息：《蛋黃殼設(shè)計(jì)應(yīng)用穩(wěn)定和可擴(kuò)展性的鋰離子電池合金陽極》（A Yolk-Shell Design for Stabilized and Scalable Li-Ion Battery Alloy Anodes），《納米快報(bào)》（Nano Letters）2012年第六期。
