长期以来，石墨一直是锂离子电池的关键组成部分。这种碳导电且稳定，非常适合在充电时将锂离子填充到电池的阳极中。但随着对更高能量密度电池的需求不断增加，石墨基电极也需要升级，而硅被认为是一种很好的升级版材料。与石墨相比，硅可以吸收更多的锂，但问题是，硅在遇到锂时会大幅膨胀，可能会导致锂电池阳极破裂粉化。

　　为了克服硅基阳极粉化这一难题，西北太平洋国家实验室研究人员设计了一种新颖的纳米结构。他们将细小的硅颗粒聚集到直径约8微米的微球中，形成一种相当于红细胞大小的分层多孔硅结构。这种结构就像海绵一样，内部有空间来吸收膨胀压力。研究表明，这种分层多孔结构具有出色的电化学性能、机械强度和结构完整性，可用于高性能锂离子电池阳极，其可容纳的电荷也是典型石墨基阳极的两倍。

　　研究人员表示，他们设计的纳米结构不仅可以满足硅基阳极各方面的性能要求，也适用于包括压延在内的标准工业加工程序，可以为其他类型电池材料设计提供新的思路。下一步，他们将努力开发更具扩展性和经济性的硅微球制造方法，以便进行商业化应用，最终帮助提高电动汽车、电子设备和其他设备中锂离子电池的性能。