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图1.   复合电极用Si团簇和平面缺陷夹杂着

美国西北大学的研究人员于2011年11月12日宣布，开发出一种可应用于锂离子电池的新型高功率硅石墨复合阳极材料，该成果已在《先进能源材料杂志（journal Advanced Energy Materials）》上发表。
釆用现有的技术，锂离子电池的能力受限于两方面：能源的能力受限于电荷密度，并且电荷速率受限于速度，其中锂离子使其成为从电解液进入阳极的方式。

西北大学的研究团队结合了两种技术来对付这两个问题。第一，使硅稳定，以保持充电容量最大化，他们使石墨薄片之间夹着硅集群（团簇）。这就允许锂离子在电极上有较多的数量，同时利用石墨薄片的柔性，以适应在使用过程中硅的体积变化。

该团队还将化学氧化过程使用于石墨薄片上，即“在平面缺陷”上，创建微小的孔（10-20纳米），使锂离子有“捷径”进入阳极（见图1）。这使电池充电所需的时间减少了高达10倍。

在石墨薄片上引入高密度、平面的、纳米尺寸的碳空缺，大大提高了在硅石墨复合材料上沿着薄片的离子扩散。这种柔性的、自我支撑的三维石墨构架纳入了硅纳米粒子，表现出优良的速率性能和对结构变形的耐受性，它体现了可有吸引力的高功率、高容量的阳极材料可应用于锂离子电池。