近日，英國華威大學WMG展示了他們的最新研究——用硅取代石墨陽極材料，并通過石墨烯強化結構。該團隊認為，這種新方法不僅能夠將鋰電池的使用壽命延長一倍以上，同時還能增加鋰離子電池的容量。

長期以來，研究人員和制造商一直試圖用硅來取代石墨在電池中的使用，因為它不僅儲量豐富，而且重量能量密度是石墨的10倍。但由于硅用于陽極時會出現以下問題，所以一直沒能應用成功：硅粒子在鋰化后會體積膨脹并以化學方式聚集在一起，隨著時間的進行，會阻礙進一步的充放電效率。另外硅在反復充電時也沒有足夠的彈性來應對鋰的壓力，導致了陽極的復合微觀結構開裂和迅速退化，繼而導致容量衰減及陰極降解。

為了克服這些問題，研究人員已嘗試過多種方法，如將納米硅粒與微米級石墨烯混合，但結果都不如人意。但經過多次實驗后，研究人員終于發現了一種可行的混合物方案——60%的微硅粒子，16%的FLG（少層石墨烯），14%的聚丙烯酸鈉和10%的碳添加劑。

在研究人員對這種新型陽極材料進行了100次充放電循環的性能測試后，實驗結果證實新型陽極材料不僅可以解決上述的問題制備出可行的鋰電池，而且還可以用于工業規模的生產。

“FLG在整個陽極中就像一組強壯但相對有彈性的梁。這些薄片增加了陽極材料的彈性和拉伸性能，極大地減少了硅在鋰化過程中物理膨脹所帶來的損害。而且石墨烯還可維持陽極的長期導電性，使之在結構穩定的復合材料中保持較低的電阻。”研究小組稱，“更重要的是，這些FLG薄片還能夠有效地保持硅粒子的分離程度，不會影響離子進入電解液。”