未來鋰離子電池容量和充電速度會(huì)不會(huì)提高？鋰離子電池容量和充電速率是兩個(gè)重要的電池局限，容量受限于電荷密度，即電池的兩極能容納多少鋰離子，充電速率則受限于鋰離子從電解液到達(dá)負(fù)極的速度。

采用硅和磷烯研發(fā)全新的復(fù)合物，用于制作鋰離子電池的陽極，該材料非常高效，相較于當(dāng)前的鋰離子電池，新款陽極材料將電池的充電速度和電池容量分別提升了3倍和5倍，同時(shí)還降低了電池的整體重量。若僅將硅用作電池的陽極材料，會(huì)導(dǎo)致其循環(huán)穩(wěn)定性較弱。

現(xiàn)有鋰離子電池的負(fù)極由碳基的石墨烯片層層堆積而成，一個(gè)鋰原子要適配6個(gè)碳原子。為了新增儲(chǔ)電量，科學(xué)家曾嘗試?yán)霉璐嫣迹允构杩梢赃m配更多鋰，達(dá)到4個(gè)鋰原子對(duì)應(yīng)1個(gè)硅原子。然而，硅會(huì)在充電過程中顯著擴(kuò)展和縮小，從而引起充電容量的快速破裂和遺失，石墨烯片的形狀也會(huì)制約電池的充電率。

為了穩(wěn)定硅以保持最大的充電容量，他們?cè)谑┢g加入硅簇，利用石墨烯片的彈性配合電池使用中硅原子數(shù)量的變化，使得大量鋰原子存儲(chǔ)于電極中。硅簇的添加可使能量密度更高，同時(shí)也能降低因硅擴(kuò)展和縮小引發(fā)的充電容量損失，可謂兩全其美。