通常智能手機(jī)的電量會(huì)在一天之內(nèi)用罄、電動(dòng)車?yán)m(xù)航里程則平均不到500公里，目前電池容量著實(shí)不高，但加拿大阿爾伯塔大學(xué)有望改變這一現(xiàn)狀，該團(tuán)隊(duì)在鋰離子電池陽(yáng)極添入硅納米粒子，成功研發(fā)出電池容量超過(guò)10倍的硅-鋰電池。

鋰離子電池是目前電池儲(chǔ)能系統(tǒng)技術(shù)龍頭，消費(fèi)型電子產(chǎn)品、電動(dòng)車或是儲(chǔ)能系統(tǒng)都可以看到它們的身影，只不過(guò)該電池還是存在許多挑戰(zhàn)，象是電解質(zhì)易燃、容量不高與壽命短等問(wèn)題，這些都是科學(xué)家想逐一突破的課題。

其中硅可說(shuō)是大幅提升鋰電池容量的陽(yáng)極好幫手，不管是吸收鋰離子的效果還是在地殼上的含量，都比現(xiàn)在鋰電池采用的石墨陽(yáng)極還要好，若采用100%硅陽(yáng)極，電池容量理論上可以增加70%，但事情總是沒(méi)有想象中那么簡(jiǎn)單，硅在充電時(shí)體積會(huì)膨脹300%，放電時(shí)又會(huì)縮小恢復(fù)正常，只要充電一次硅材料就會(huì)不堪負(fù)荷碎成粉狀，大幅限制硅含量。

因此現(xiàn)在各國(guó)科學(xué)將都想要克服這項(xiàng)挑戰(zhàn)，像是先前挪威能源技術(shù)研究所將硅納米粒子與未命名材料相結(jié)合，使硅顆粒能承受較大的體積變化，有望將電容量提升最高5倍；美國(guó)SilaNanotechnologies公司則采用石墨-硅納米復(fù)合材料，運(yùn)用多孔支架為硅挪出可膨脹與縮小的空間，解決膨脹問(wèn)題并讓電池容量提高20%。

顯然這些研究都跟納米技術(shù)有關(guān)，將硅制成納米級(jí)的晶體、線狀或管狀或許就可以防止硅材料在充放電時(shí)受損。

而此次加拿大阿爾伯塔大學(xué)也善加利用納米技術(shù)，并想藉此得知目前技術(shù)可以把多小的硅材料放入鋰電池陽(yáng)極中，阿爾伯塔大學(xué)化學(xué)家JillianBuriak指出，團(tuán)隊(duì)想觀察不同大小的硅納米粒子在充放電中如何變化。

為了得出答案，團(tuán)隊(duì)以3、5、8和15nm四種不同直徑長(zhǎng)度的硅納米粒子進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，將納米粒子均勻放入高電導(dǎo)石墨烯氣凝膠之中，最后發(fā)現(xiàn)最小、約三十億分之一公尺的納米粒子拔得頭籌，Buriak對(duì)此表示，研究發(fā)現(xiàn)，將納米粒子縮小有助科學(xué)家控制硅的膨脹與縮小等應(yīng)變。

根據(jù)團(tuán)隊(duì)在《ChemistryofMaterials》發(fā)表的研究，在電流密度達(dá)每克400mA下，新電池經(jīng)過(guò)500次充放電之后表現(xiàn)仍良好，比容量達(dá)每克1,100mAh，容量也能維持在90%。

由于研究初步有成，阿爾伯塔大學(xué)下一步則計(jì)劃找出更便宜、更快速的硅納米粒子制造方法，希望可盡快將該技術(shù)整合到現(xiàn)在的鋰離子電池制程，或許未來(lái)哪一天，電池充電速度與電池重量就能減少10倍，電動(dòng)車?yán)m(xù)航里程也能增加10倍。