眾所周知，鋰離子電池的充放電循環會導致負極體積的變化，其中的納米顆粒會開裂并聚集在電極-電解質界面上。這將導致電池短路，并降低容量和循環壽命。

為了解決這個問題，韓國光州科學技術院（GIST）的研究人員近期開發了一種創新方法，可以調整傳統負極、提高電池的循環性能，而無需考慮改變材料或制造方法。

簡單來說，GIST的研究人員將納米顆粒封裝在彈性網狀結構中，以增強負極并使其更有彈性，從而應對體積變化。

這項研究成果已于近期發表在了《材料化學雜志A》上。具體而言，研究人員使用了一種含有硅納米顆粒的傳統負極，并將它們用聚合物（聚偏二氟乙烯）粘合劑粘合在一起。然后，為了適應網狀結構，他們通過退火工藝給負極加熱，從而去除粘合劑。

緊接著，他們用還原氧化石墨烯（rGO）溶液填充納米顆粒之間的空隙，還原氧化石墨烯溶液干燥后形成一個網，將硅納米顆粒固定在一起，可防止其開裂。此外，網狀結構為電子提供了導電途徑，使納米顆粒可以與鋰結合。

此外，研究人員還利用了“旋涂技術”，將rGO涂在負極表面。該rGO涂層可以用作沉積保護層的種子層，而該保護層由添加了鎂和鎵金屬氧化物的氧化鋅組成（MGZO）。該MGZO層為負極提供了結構穩定性。

經過測試，即使經過多次充放電循環，這種改良的負極仍能保留大部分電荷。研究人員表示，在經過500次循環后，該結構可以保留1566mA·h/g的高存儲容量，并表現出91%的庫侖效率（這與電池壽命有關）。

“這為電動汽車的發展鋪平道路，使用戶單次充電就能行駛很長距離。”他們說。

研究人員還表示，除了硅負極，這種方法也可用于其他負極材料，如錫（Sn）、銻（Sb）、鋁（Al）和鎂（Mg）。不僅如此，這一工藝還不用考慮負極原本的制造方式，具有廣泛的適用性。

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