隨著電動汽車近年來的廣泛應用，開發新工具和設計新材料是電池儲能技術未來突破的關鍵因素。開發新工具將有助于揭示導致電池失效的基本過程，并為更好的材料設計的提供有力指導。

這兩種主旨之間的協同作用不僅將在短期內帶來實際應用，而且有助于穩定高能電池材料的長期解決方案。

加州大學洛杉磯分校（UCLA）工程學院助理教授李煜章和團隊連續幾年獲得了不少重磅成果，例如，首次捕捉到鋰電池起火原因的原子級圖像，為開發更安全的電池提供了保障。還開發了已獲得商業許可的使用石墨烯籠封裝技術來改善電池穩定性的方法，已經申請專利。除電池外，在金屬有機骨架和對氣體分子的成像的原子洞察力方面也有了可喜的研究結果。

硅電池無法穩定充電？石墨烯籠封裝技術助實現

高能鋰電池化學成分如硅、金屬鋰、硫等可促進從化石燃料向可再生能源（太陽能、風能）的轉變。硅的容量是傳統電池材料的10倍以上，但是由于在充電和放電過程中，硅材料會斷裂并失去電接觸，從而使破碎的粒子失去活性導致硅電池不能再充電。

2013年，李煜章開始在斯坦福大學材料科學與工程專業學習，第一個研究項目是石墨烯和硅的材料?！耙驗檠芯宽椖勘仨毷褂秒婄R來觀察石墨烯等材料的原子層，所以我積累了很多操作經驗。并不是每個人都會很好地使用電鏡，所以在那之前我已經投入了一兩年的時間，來學會熟練操作儀器?！?/p>

該項目始于李煜章對硅電池如何失效的大量研究，硅微粒是低成本的替代品，但是與硅納米微粒不同，硅微粒在電化學循環過程中遭受不可避免的顆粒破裂，所以應用在實際電池中難以實現穩定循環。

因此，李煜章和團隊研究了一種使用合成的多層石墨烯“籠子”封裝硅微粒（約1-3μm）的方法。石墨烯籠在循環充電過程中充當機械強度高且柔軟的緩沖膜，即使微粒在籠中膨脹和破裂，也能夠在顆粒和電極水平上保持電連通性。此外，化學惰性的石墨烯籠形成穩定的固體電解質界面，從而最大程度地減少了不可逆的鋰離子消耗，并在早期循環中迅速提高了庫侖效率。

李煜章對DeepTech說，“我們想看看是否可以從不是納米級的廉價材料能夠使硅工作，這是非常困難的，因為大的硅顆粒會在電池充電、放電過程中破裂?！?/p>