电池是移动技术及电动车技术的发展瓶颈，一直以来未有大的突破，不过曙光似乎已经隐现，其中硅锂电池被认为是突破电池瓶颈的希望之一。但这种技术目前仍存在一些障碍。好消息是，据自然纳米科技报道，斯坦福大学及美国能源部 SLAC 自然加速器实验室的研究人员从石榴身上汲取灵感，找到了突破障碍的新办法。

我们的手机、平板及电动汽车都要用锂电池。这些锂电池普遍采用石墨阳极。所谓阳极，是指电池充电时用来储能的东西。与石墨阳极相比，硅阳极的储能能力是前者的 10 倍。

但是硅阳极也有自身的缺点：脆弱。硅的脆弱会导致两个问题：

1）充电的时候硅会膨胀然后碎裂；

2）硅会与电池的电解液产生反应，形成粘性物质，阳极被这些粘性物质裹住后性能会退化。

以崔屹为首的这个团队之前曾试图通过利用纳米技术、弹性聚合物、研发自愈电极的办法来解决这一问题。纳米材料由于非常细小所以很难再分裂，这可以在一定程度上解决硅阳极的问题，而弹性聚合物则善于修补裂缝。其实验取得了一定的成绩—自愈电极在充放电 100 次后仍能保持电量基本不变。但这与手机 500 次充放电、电动车 3000 次充放电的商用目标仍有距离。

这一次这个团队决定从石榴身上汲取灵感来寻找新突破。

膨胀前后的碳壳硅“石榴”

膨胀前后的碳壳硅“石榴”

研究生 Nian Liu，博士后 Zhenda Lu 是该团队的成员之一。他们利用了石油、油画及化妆品业常见的微乳剂技术将硅“蛋黄壳”聚集到一起形成群簇，，然后再用更厚的一层碳将每一群簇包裹起来—就像石榴籽一样。碳壳保护了石榴群簇，为电流提供了一条稳定的高速公路。

而每一个石榴群簇暴露的表面仅为内部纳米粒子摊开后表面的 1/10，因此与原来相比，与电解液接触的区域小了很多，产生的粘性物质自然也减少了，令电池更可控。

这群不可见的碳壳硅“石榴”可做成黑粉，涂抹在金属箔上就能形成阳极。实验表明，做到商用电池性能所需的厚度时这些石榴电极仍表现很好，实验表明，这种阳极在充放电 1000 次之后电池容量仍能维持 97%，已经接近于商用的要求次数。

但崔屹说，真正实现技术的商用化仍有 2 个问题待解决：

1）碳壳硅“石榴”阳极的生产过程仍有待简化。

2）需要为硅纳米粒子寻找更廉价的来源。Liu 认为从体量上看占二氧化硅 20% 的谷壳是可能的硅来源之一，因为这种东西转化为纯硅纳米粒子相对容易。