英国萨里大学先进技术研究所（ATI）的研究人员近期开发出一种新型锂离子电池负极设计，有望显著提升电动汽车的续航里程和便携电子设备的使用寿命。这项研究成果已发表在《ACS应用能源材料》期刊上，展示了在硅-碳纳米管系统中实现的高储能容量和稳定性。
锂离子电池广泛应用于现代技术，包括智能手机、可穿戴设备和电动汽车。目前常用的负极材料是石墨，虽然稳定，但储能能力有限。相比之下，硅具有更高的储能潜力，但在充电过程中容易膨胀和退化。为了克服这一挑战，研究团队设计了“垂直集成硅-碳纳米管”（VISiCNT）结构，将碳纳米管直接生长在铜箔上并涂覆硅层，形成能吸收膨胀的导电支架。
在实验室测试中，这种新型锂离子电池负极每克储存超过3500毫安时，接近硅的最大容量，远高于石墨的370 mAh/g。它还在数百次充放电循环中表现出良好的稳定性和性能。主要作者穆罕默德·艾哈迈德博士表示：“对电池创新的需求日益增长，因为许多技术受限于储能能力。VISiCNT设计提供了一条实用途径，可以在不牺牲循环寿命的情况下利用硅的巨大储能能力。”
这项新方法的一个优势是使用可扩展的制造工艺，将碳纳米管直接生长在商业电池常用的铜材料上，便于集成到现有生产线。ATI主任拉维·席尔瓦教授指出：“这项工作是将CNT-硅负极从实验室推向制造的重要一步。我们可以快速调整硅层以获得稳定性，这意味着这种方法能以最小干扰集成到电池生产线中。这项技术对电动汽车、电网存储和微电子都有潜力。”
随着储能需求的增长，电池需要更高容量、更快充电和更长寿命，以支持向净零排放的过渡。VISiCNT设计为应对这些挑战提供了有希望的途径，并可能成为下一代电动汽车和手机动力的关键。
出版详情：作者：University of Surrey；标题：《New lithium-ion battery design could power longer-lasting electric vehicles and portable devices》；发表于：《ACS Applied Energy Materials》(2026)。
