硅材料因儲量豐富，且能比鋰離子電池中使用的石墨吸收更多的鋰離子，被認為具有制造大容量電池的前景。但硅顆粒在吸收和釋放鋰離子時會膨脹和收縮，在多次充放電循環(huán)后容易破裂。

加拿大阿爾伯塔大學化學家布里亞克(JillianBuriak)團隊發(fā)現(xiàn)將硅塑造成納米級的顆粒有助于防止它破裂。研究測試了四種不同尺寸的硅納米顆粒，確定多大的尺寸才能最大限度地發(fā)揮硅的優(yōu)點，同時最大限度地減少其缺點。它們均勻分布在由具有納米孔徑的碳制成的高導電性石墨烯氣凝膠中，以彌補硅的低導電性。他們發(fā)現(xiàn)，最小的顆粒(直徑僅為30億分之一米)在多次充放電循環(huán)后表現(xiàn)出最佳的長期穩(wěn)定性。這克服了在鋰離子電池中使用硅的限制。這一發(fā)現(xiàn)可能導致新一代電池的容量是目前鋰離子電池的10倍，朝著制造新一代硅基鋰離子電池邁出了關(guān)鍵的一步。

這項研究有廣闊的應(yīng)用前景，特別是在電動汽車領(lǐng)域，可以使其行駛里程更遠，充電速度更快，電池重量更輕。下一步是開發(fā)一種更快、更便宜的方法來制造硅納米顆粒，使其更容易運用在工業(yè)生產(chǎn)上。此項研究成果發(fā)表在《材料化學》雜志上。