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

鋰離子電池是目前電池儲能系統(tǒng)技術(shù)龍頭，消費型電子產(chǎn)品、電動車或是儲能系統(tǒng)都可以看到它們的身影，只不過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題，這些都是科學(xué)家想逐一突破的課題。

其中硅可說是大幅提升鋰電池容量的陽極好幫手，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極還要好，若采用100%硅陽極，電池容量理論上可以增加70%，但事情總是沒有想象中那么簡單，硅在充電時體積會膨脹300%，放電時又會縮小恢復(fù)正常，只要充電一次硅材料就會不堪負(fù)荷碎成粉狀，大幅限制硅含量。

因此現(xiàn)在各國科學(xué)將都想要克服這項挑戰(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SilaNanotechnologies公司則采用石墨-硅納米復(fù)合材料，運用多孔支架為硅挪出可膨脹與縮小的空間，解決膨脹問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)，將硅制成納米級的晶體、線狀或管狀或許就可以防止硅材料在充放電時受損。

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極中，阿爾伯塔大學(xué)化學(xué)家JillianBuriak指出，團隊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，團隊以3、5、8和15nm四種不同直徑長度的硅納米粒子進行實驗，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)團隊在《ChemistryofMaterials》發(fā)表的研究，在電流密度達每克400mA下，新電池經(jīng)過500次充放電之后表現(xiàn)仍良好，比容量達每克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，或許未來哪一天，電池充電速度與電池重量就能減少10倍，電動車?yán)m(xù)航里程也能增加10倍。