(TechXplore)—斯坦福大學(xué)的孫永明，劉念和崔翠在《自然能源》的一篇評(píng)論文章中調(diào)查了納米材料如何推動(dòng)鋰可充電電池領(lǐng)域的發(fā)展，以及制造高容量可充電鋰電池仍需克服的障礙電池是一種實(shí)用的能源。

許多電子和便攜式設(shè)備都使用鋰電池。當(dāng)前的鋰電池的容量遠(yuǎn)低于其潛在容量。許多研究人員已嘗試設(shè)計(jì)出廉價(jià)且可多次充電的高容量鋰電池。但是，提供更高存儲(chǔ)容量的電池化學(xué)成分也具有令人難以置信的缺點(diǎn)。為了克服這些缺點(diǎn)，研究人員已轉(zhuǎn)向納米材料作為解決方案。

高容量鋰電池的第一個(gè)主要缺點(diǎn)是，在對(duì)電池放電和再充電的過(guò)程中，電極材料的體積會(huì)發(fā)生巨大變化。最終導(dǎo)致電極退化。當(dāng)電極通過(guò)增加和減少材料循環(huán)時(shí)，它將破裂和破裂。

納米材料提供了顆粒級(jí)和電極級(jí)的可能解決方案。納米材料往往比其他材料更耐機(jī)械降解。一種解決方案是使用小于鋰電化學(xué)電池的臨界斷裂尺寸的納米顆粒或納米線。

在電極級(jí)，納米材料可用作一種“膠水”，以將陽(yáng)極顆粒固定在一起。活性材料的不斷斷裂，破裂和重新形成會(huì)導(dǎo)致電氣斷開，但是“膠水”可以使活性材料保持電氣連接，從而延長(zhǎng)了鋰電池的使用壽命。非晶硅膠已被用于將硅納米顆粒粘合在電極上。

解決大體積變化的其他解決方案包括使用卵黃殼納米結(jié)構(gòu)形成納米復(fù)合材料或捕獲關(guān)鍵化合物(例如硫)。

困擾鋰電池單元的一個(gè)問(wèn)題是固體陽(yáng)極與電解質(zhì)之間的沉淀層的積累。鋰固體會(huì)在陽(yáng)極表面形成，形成仍能傳導(dǎo)鋰離子的電子絕緣層。這被稱為固體電解質(zhì)中間相或SEI。由于充放電時(shí)發(fā)生的體積變化，SEI變得不穩(wěn)定，并且裂紋暴露在電極上。這導(dǎo)致更多的固體生長(zhǎng)，直到最終活性物質(zhì)被消耗或降解。