滑鐵盧大學(xué)的研究人員研究出了新一代電池技術(shù)，可以生產(chǎn)出穩定的小體積，長(cháng)續航電池，除了方便小型可穿戴設備安裝，也能用于電動(dòng)汽車(chē)。陳忠偉（音）是一名滑鐵盧大學(xué)的化學(xué)工程師教授，也是整個(gè)項目的負責人，他帶領(lǐng)的一組研究生團隊所做的研究，據說(shuō)可以大大提升電池的性能表現和使用壽命，遠超市面上的鋰離子電池。這一研究成果已經(jīng)被刊登在《自然通訊》雜志上。

研究人員如何做到減小電池體積的情況下，還能保證長(cháng)續航？答案是，他們使用了硅作為電池的負極材料并解決了材料弊端。

眾所周知，石墨已經(jīng)被長(cháng)期使用在鋰離子電池中作為負極材料。但是隨著(zhù)電池技術(shù)的提升，材料本身已經(jīng)漸漸變成了電池性能發(fā)展的瓶頸，因為石墨儲能量已經(jīng)到達上限，研究機構開(kāi)始轉向新負極材料的搜尋，其中一個(gè)嘗試就是采用硅作為電池負極。

在理論上，硅材料的比容量要遠大于石墨材料。比容量數值的高低直接體現了單位重量電池所能放出的電量。目前商業(yè)化鋰離子電池廣泛使用的負極活性材料為石墨，比容量約為360mAh/g?；F盧大學(xué)選擇使用的硅材料理論比容量達到了4200mAh/g，是石墨的10倍以上。陳忠偉表示，這意味著(zhù)一輛電動(dòng)車(chē)的單次充電續航可達500公里，并且比現在的電動(dòng)車(chē)電池更小更輕，可以為車(chē)身減重。但是將硅作為電池負極材料的嘗試并不在少數，至今未能廣泛應用的原因在于一些技術(shù)難關(guān)。我們知道，電池負極材料和電池的安全性也有很大的關(guān)聯(lián)，而硅負極材料的短板在于——安全性較差，充放電的體積變化極大。每一次充放，硅材料體積收縮膨脹率高達300%。每一次體積的增大和減小都會(huì )形成裂紋，降低電池的表現性能，造成短路，并且終導致電池停止工作。

滑鐵盧大學(xué)研究人員在使用硅材料研發(fā)電池的過(guò)程中要集中解決的也是這個(gè)問(wèn)題。陳教授的的團隊和通用汽車(chē)全球研發(fā)中心合作研發(fā)了硅材料電極的熱處理技術(shù)，可以把充電過(guò)程中的體積膨脹減小到低，從而提高電池的表現和鋰離子電池循環(huán)充放電的過(guò)程。這種熱處理技術(shù)創(chuàng )造了獨特結構的硅負極，隨著(zhù)電池能量容量的提升，可以把充放電循環(huán)增加到2000次。硅負極電池是陳教授的一個(gè)研究課題，他表示這項電池技術(shù)具備了商業(yè)量產(chǎn)的可能，研究團隊希望在明年之前看到新電池進(jìn)入市場(chǎng)。他帶領(lǐng)的團隊研究的主要項目包括用獨特的納米材料研發(fā)新一代清潔、可持續能源技術(shù)。此外他們還關(guān)注包括金屬空氣電池、鋰硫電池和各種類(lèi)型的液流電池。