電池的未來

　　除了生產新電池外，崔屹還提到了儲能提高40%的原型。用他的話說，這只是未來優秀硅負極電池的開始。

　　現在，他的注意力已經超越了硅材料。其中一個想法就是純金屬鋰的負極，這一直被視為終極的負極材料，因為它比硅材料能存儲更多的能量，質量也更輕。

　　不過，金屬鋰負極也面臨著難題。首先，SEI層通常會在鋰電極周圍形成，這是個好消息，因為鋰離子可以穿過這層物質，所以SEI層也就充當了鋰電極的保護層。但問題在于，隨著電池充放電循環，金屬鋰也像硅顆粒那樣膨脹收縮，這種行為會打破SEI保護層。鋰離子會在斷裂處積聚，形成金屬“樹突”，在電極中逐漸成長。最終，會刺破電池隔板，使電池短路并起火。

　　傳統途徑尚不能解決這個問題。但納米技術或許能帶來辦法。在嘗試阻止金屬枝晶形成的時候，崔屹團隊通過給負極加裝相互連接的納米碳球來穩定SEI層；另一種方法則在更大的蛋黃殼中，通過金納米顆粒吸收鋰離子，蛋殼則為鋰的膨脹和收縮提供了空間，從而保護了SEI層，金屬枝晶也不會形成。

　　改進負極只是這場電池大戰中的一半。崔屹團隊同時還利用相似的納米技術來改進正極材料，特別是硫材料。就像硅之于負極，硫長久以來也被視為正極材料的不二之選。每個硫原子可以結合兩個鋰離子，理論上這使正極的儲能量翻了幾倍。同樣重要的是，硫材料實在是便宜。問題在于，硫的導電能力一般，而且會和電解質反應生成危害電池的副產物，可能幾次充放電后電池就作廢了。另外，在放電過程中，硫正極傾向于囤積電荷，而不是釋放它們。

　　在尋求納米解決方案的時候，崔屹團隊用高導電性的二氧化鈦外殼將硫粒子包裹，這使其電池容量較傳統電池提高了5倍，同時防止有害于電池的副產物形成。研究人員還制作了硫基版本的“石榴”，并將硫固定在又長又細的納米纖維中。這些革新不僅提升了電池容量，還將庫倫效率 （電池放電性能） 從86%提高到99%。

　　崔屹說：“現在我們在電池兩極都擁有了高性能的材料。”他希望將來把這兩種創新融合到一處，將硅負極和硫正極結合。如果成功，那一定能制造出高容量，低成本，足以改變世界的產品。