近日美國科學家成功破解此前鋰離子電池中的硅電極容易破裂的難題，成功研制出一種硅納米顆粒和碳制成的新型電極，而這居然是受石榴的影響。

研究中，美國斯坦福大學和美國能源部下屬SLAC國家加速器實驗室副教授崔毅(音譯)和他的研究小組，通過一種在石油、油漆以及化妝品生產(chǎn)中常用的微乳液技術，研究人員把硅納米顆粒像石榴子一樣用碳包裹了起來，不但為每個硅納米顆粒穿上了一件“碳衣”，還為每一組硅納米顆粒蓋上了一層“碳被”，成功解決難題。

硅納米粒子的使用，縮小了硅的體積，降低了發(fā)生破裂的概率;“碳衣”和“碳被”不但大幅減少了硅暴露在電解質中的面積，還為電流的傳導提供了一條堅固的高速公路，此外，考慮到充電時硅納米顆粒會發(fā)生膨脹，研究人員還在“碳衣”“碳被”里為它們留下了富余的空間，通過精確控制生產(chǎn)過程，他們已經(jīng)能夠為所需要的電極生產(chǎn)出特定大小的硅納米顆粒。

電極是電池的關鍵部件，有陽極和陰極之分，此前就有研究表明，硅陽極具有極好的性能，用其制成的鋰離子電池能比目前廣泛使用的石墨陽極多存儲10倍以上的電能，但其最大的缺點是不可持續(xù)性：這種電極在充電過程中極易發(fā)生膨脹甚至破裂，硅在脫落后還會與電池中的電解質發(fā)生化學反應形成一種泥狀物質，降低電池性能和使用壽命。

實驗測試顯示，這種石榴結構的陽極具有優(yōu)良的性能，用它制造的電池在完成1000次充放電后還有97%的電量，完全能夠滿足實用要求。

崔毅說，為了使這項技術能夠更快商業(yè)化，還需要解決兩個問題：一是簡化制造流程，二是找到更便宜的硅納米顆粒來源。目前他們發(fā)現(xiàn)稻殼或許會成為一個很好的原材料，這種農(nóng)作物副產(chǎn)品來源穩(wěn)定，產(chǎn)量極高，按重量計算，20%能被制成二氧化硅，而二氧化硅可以非常容易的被轉化為制造電極所需的純硅納米顆粒。

最近幾年，斯坦福的科學家一直致力于硅納米電池的研究，這次給硅納米粒子“穿衣蓋被”算是其中非常重要的一步，在穩(wěn)定性、壽命等重要商業(yè)化指標上實現(xiàn)突破，為新型電池問世掃除了不少障礙，而對于移動電子終端而言，這種10倍電量電池也將意味著新一輪發(fā)展浪潮的到來。