隨著電池完成其電源循環(huán)，電池陽極中的硅會顯著膨脹和收縮，從而限制了其在商業(yè)上的應用潛力。

這些在充電和放電過程中重復的體積變化(稱為鋰化和脫鋰)最終會導致電池內部的結構損壞。隨著時間的流逝，這種退化的影響可能導致不穩(wěn)定，例如爆炸，并縮短電池壽命。

但是，研究人員采用了一種新的策略，該策略可以使硅保留能夠實現(xiàn)出色能量傳遞的彈性，同時還能保持電池電極的最終完整性。

Wang說：我們發(fā)現(xiàn)，假如用超彈性凝膠聚合物電解質(GPE)的墊子圍繞硅基陽極，它可使硅保持穩(wěn)定，因此顆粒不會在電極內移位。

王說，這種獨特的方法結合了兩個方面的優(yōu)點。GPE由響應其彈性的軟醚結構域和防止聚合物過度溶脹的硬環(huán)結構域組成。

他說：這是一種新方法，其中兩個組件協(xié)同工作以使GPE適當膨脹和收縮，同時保持硅陽極結構穩(wěn)定。

通過規(guī)避目前硅基陽極存在的問題，研究人員估計這項工作可以使鋰離子電池內的能量存儲新增20%。

Wang說：這是一項使能技術，可以在陽極中使用純硅。傳統(tǒng)上，僅使用5%的硅，因此材料的增強效果受到限制。但是通過使用這種方法，用純硅替代它將大大提高電池的容量和能量密度。

作為賓夕法尼亞州立大學電池與儲能技術(BEST)中心的研究員，這項工作代表了Wang在該領域的最新貢獻。

這項工作無疑是為電動汽車或小型電子產品制造更好的電池的一種方法。通過硅和GPE的結合，這是創(chuàng)建下一代鋰離子電池的途徑。