將來鋰離子電池容量和充電速度會不會提高？鋰離子電池容量和充電速率是兩個緊要的電池局限，容量受限于電荷密度，即電池的兩極能容納多少鋰離子，充電速率則受限于鋰離子從電解液到達負極的速度。

采用硅和磷烯研發(fā)全新的復合物，用于制作鋰離子電池的陽極，該材料非常高效，相較于當前的鋰離子電池，新款陽極材料將電池的充電速度和電池容量分別提升了3倍和5倍，同時還降低了電池的整體重量。若僅將硅用作電池的陽極材料，會導致其循環(huán)穩(wěn)定性較弱。

現(xiàn)有鋰離子電池的負極由碳基的石墨烯片層層堆積而成，一個鋰原子要適配6個碳原子。為了新增儲電量，科學家曾嘗試利用硅代替碳，以使硅可以適配更多鋰，達到4個鋰原子對應1個硅原子。然而，硅會在充電過程中顯著擴展和縮小，從而引起充電容量的快速破碎和遺失，石墨烯片的形狀也會制約電池的充電率。

為了穩(wěn)定硅以保持最大的充電容量，他們在石墨烯片之間加入硅簇，利用石墨烯片的彈性配合電池使用中硅原子數(shù)量的變化，使得大量鋰原子存儲于電極中。硅簇的添加可使能量密度更高，同時也能降低因硅擴展和縮小引發(fā)的充電容量損失，可謂兩全其美。