图：西北太平洋国家实验室（EMSL）原位透射电子显微镜，用于研究他们小组新阳极系统的结构变化。实时测量结果表明的，是硅纳米颗粒在碳壳内部锂化前（左）后（右）的情况。
锂离子电池驱动的设备包括电动汽车和智能手机等。社会要求更多的电池，而且每个电池要有更大的容量。
为了满足这一需求，西北太平洋国家实验室的用户和研究人员为他们的能源提出了一个聪明的新思路，从字面上看，就是让电池有少许生长空间。锂离子电池发电，需要让锂离子穿过电解质。在充满电的电池中，锂离子存储在阴极，如钴酸锂（LiCoO2：lithium cobalt oxide）中。
当使用时，锂离子从阴极流过电解液，进入阳极，阳极通常由碳制成。在充电过程中，离子返回阴极，就是开始的地方。研究人员的制备采用了目前的技术，制成一种新型的阳极，碳壳内仅包含单一的硅纳米粒子，就像鸡蛋里面的蛋黄。
在这种新的设计中，锂离子从阴极流过电解液，通过碳壳扩散，进入硅，硅可容纳的锂离子是碳的十倍。
留下适量的空间，锂硅纳米粒子在膨胀时就会填满碳壳，但不会爆裂。
结果呢？
锂离子电池系统与商业电池相比，可容纳能量要高7倍以上，磨损前充放电次数提高五倍。关键是，它有良好的性能，这种新系统形成一种稳定的壳，一种固体电解质界面，就在阳极，这是电解液分解的后果。此外，研究小组的制造工艺经济实惠，高效，而且很容易升级。
更多信息：《蛋黄壳设计应用稳定和可扩展性的锂离子电池合金阳极》（A Yolk-Shell Design for Stabilized and Scalable Li-Ion Battery Alloy Anodes），《纳米快报》（Nano Letters）2012年第六期。
