扫描电子显微镜图像：（a）烘干后的SiO2纳米纤维；（b）高倍率下SiO2纳米纤维；（c）侵蚀之后的硅纳米纤维；（d）高倍率下硅纳米纤维。

    据外洋科技媒体本周报道，加州大学河滨分校伯恩斯工程学院开发了一种可用于锂离子电池的新型纸状质料，它可以成倍地提高电池单位重量可传输的能量。这种纸状质料是由厚度还缺乏人类头发百分之一的海绵状硅纳米纤维质料制成的，它能被用于电动汽车的电池和小我私家电子装备中。

    纳米纤维是通过一种静电纺丝的手艺制备的，即在旋转鼓和喷嘴之间施加20000至40000伏的电压，由此会发射原硅酸四乙酯（TEOS）组成的溶液，这种溶液是一种经常在半导体工业中使用的化学化合物。然后纳米纤维袒露于镁蒸气，以爆发海绵状硅纤维结构。

    通例生产的锂离子电池的阳极是用涂覆有石墨混淆物、导电添加剂和聚合物粘合剂的铜箔制成的。可是，由于石墨的性能已经被掘客出来，研究职员正在实验其他的质料，例如硅质料。硅具有的特定容量或每单位重量电池具有的电荷量比石墨横跨近10倍。 

    （a）静电纺丝历程和随后的还原处置惩罚的示意图;（b）初纺的SiO2纸状纳米纤维;（c）侵蚀后的硅纸状纳米纤维;（d）碳包覆的硅纸状纳米纤维。

    可是硅有显着的体积膨胀，这会导致电池迅速衰减。这种硅纳米纤维结构规避了这个问题，并且对电池举行循环数百次后并没有显著衰减。

    “当换到能量密度大的物质时可以省去金属集电体和非活性聚合物粘结剂，例如硅可以显著提高电动车的贮存电荷规模。”Favors说。

    这项手艺还解决了困扰自力式电极多年的一个问题：可扩展性。使用化学气相沉积生长的自力式质料，例如碳纳米管或硅纳米线，其规模只能在很是小的量级（微克）来制造。然而，Favors可以在实验室里一次生产成克的硅纳米纤维。

    研究职员未来的事情主要涉及制作硅纳米纤维制成的袋状单位格的锂离子电池，这是一种可以用于电动汽车以及电子装备的大型电池。

    该论文已经揭晓于《自然 科学报告》期刊上，问题为“可扩展无胶电极：通过镁还原电纺纳米纤维SiO2获得碳包覆的硅纳米纤维”，作者包括电子与盘算机工程的Mihri Ozkan教授、机械工程Cengiz S. Ozkan、以及六位研究生：Zach Favors, Hamed Hosseini Bay, Zafer Mutlu, Kazi Ahmed, Robert Ionescu 和 Rachel Ye.