目前，全球最小的鋰電池可能是躺在美國綜合納米技術(shù)中心的納米鋰電池了。這種電池的負(fù)極由一根納米線組成，僅有人類頭發(fā)的1/7000粗細(xì)。
    該研究論文最初發(fā)表在2010年12月的美國《科學(xué)》雜志上。制作納米鋰電池的目的是要發(fā)現(xiàn)鋰電池及其他充電電池為什么會(huì)發(fā)生最終失靈的現(xiàn)象，或者換句話說，這些電池是如何在每一次充放電過程中完成對電池結(jié)構(gòu)的細(xì)微改變的。
    參與這項(xiàng)工作的三個(gè)美國科學(xué)家分別是：美能源部太平洋西北國家實(shí)驗(yàn)室材料科學(xué)家王重民、化學(xué)科學(xué)家吳徐和能源納米技術(shù)中心的黃建宇。
    首先是電池制備，他們使用特殊裝備的透射電子顯微鏡技術(shù)，正極是鋰鈷氧化物，負(fù)極采用細(xì)細(xì)的錫氧化物納米線。兩電極之間，電解質(zhì)引導(dǎo)鋰離子通過，但會(huì)阻擋電子通過。電解液是專門設(shè)計(jì)的，可承受顯微鏡下的條件。
    電池制作完成后，他們先進(jìn)行充電試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)在恒定電壓下鋰離子活躍，穿過負(fù)極錫氧化物導(dǎo)線，淹沒在陽極的電子中。從錄像來看，納米線（負(fù)極）就象一根稻草，而鋰離子看起來象一種飲料，被吸入稻草。此時(shí)，導(dǎo)線就膨脹拉長，膨脹（即拉寬）1/3，拉長1倍，使得負(fù)極總體積增加250%，而且扭曲得象一條蛇，這種重復(fù)變形會(huì)破壞電極材料，因?yàn)檫@樣引起的微小缺陷會(huì)隨時(shí)間積累。
    經(jīng)過試驗(yàn)，三人研究小組認(rèn)為，電極變形是因?yàn)殇囯姵爻潆?，長此以往，電池就不靈了。
    而電池的放電和自放電是由于負(fù)極的電子見異思遷，鋰電池使用時(shí)，電子滑出負(fù)極留下鋰離子，因?yàn)闆]有自由電子的陪伴，鋰離子就又回到正極了。這一過程并未發(fā)現(xiàn)多少損壞。研究小組解釋說，了解鋰離子返回正極（即放電過程）時(shí)會(huì)留下多少結(jié)構(gòu)性的破壞，將幫助研究者更進(jìn)一步了解充電電池最終失效的原因。
    美國科學(xué)家制作納米鋰電池的目的是希望找到鋰電池在反復(fù)充放電后不能工作的原因，從而生產(chǎn)出更好的鋰離子電池。