硅：“除了芯片我还可以做高密度硅电池”

在研究锂离子电池 硅阳极 时，美国科学家成功模拟了导致阳极性能快速下降的关键机制。科学家表示，了解硅膨胀和随后分解的原因是防止这种情况的重要一步，也是生产长期高容量电池的重要一步。

在目前研究的许多改进的储能技术中，以硅取代石墨是最突出的，近年来，由于硅的储能潜力是石墨的10倍，硅阳极的研究取得了很大进展，一些公司正在走向商业化和大规模生产。然而，要实现硅在储能方面的潜力，仍然存在挑战，在研究阶段还有很多工作要做。

主要的挑战是当锂离子进入材料时，材料会膨胀。最终，这将导致阳极开裂、剥离或以其他方式解体，其原始结构无法恢复。许多提议的解决方案，如阳极涂层和使用多孔硅，已经显示出积极的效果。

但是，到目前为止，很少有研究人员深入研究电池循环期间阳极的工作机理，在原子水平上发生的情况也存在差异。太平洋西北国家实验室（PNNL）的科学家王崇民说：“很多人都想象过会发生什么，但以前没有人真正证明过。”

太平洋西北国家实验室的研究团队将改变这种情况。他们将使用两种复杂的成像技术，敏感元件层析成像和低温扫描透射电子显微镜，结合先进的算法，观察这一过程的运行情况。研究发现，锂阳极实际上向硅结构推进，然后回流，在结构中留下巨大的间隙。这些空隙随后被硅中固体电解质的发展填充，在阳极中形成一个“死区”，该死区迅速增加，从而导致显著的容量损失。