传统锂离子电池采用了石墨作为阳极，但人们普遍认为，这种材料的性能已经达到了极限，因此研究人员正在努力寻找潜在的替代品。尽管有不少研究将重点放在了纳米硅上，但是其仍然面临着量产难和退化快的问题。不过加州法学河滨分校的团队却成功地克服了这一难关，并开发出了利用沙子作为锂离子电池阳极的方法。

                                                               UC Riverside研究人员开发出的硅阳极锂离子电池，具备了优越的性能。

 

                                                                    由左及右：未经纯化的沙子(b)，提纯后的沙子(c)，以及瓶装的未提纯沙、提纯沙、纳米硅(d)。

                                                      

                                                        从沙转变成纳米硅的原理图。

加州大学河滨分校有一名叫扎卡里·费佛斯(Zachary Favors)的研究生，其致力于开发出更好的锂离子电池。当他在圣克莱蒙特(San Clemente)冲浪的时候，突然想到了沙滩上的沙子。而沙子又主要由石英(二氧化硅)组成，这促使他想要钻研得更深透一点。

为了找到石英比例较高的沙地，他逛遍全美并寻访了德克萨斯州的锡达河水库(Cedar Creek Reservoir)，收集了一些沙样并带到了该校伯恩斯工程学院(Bourns College of Engineering)的实验室，这也是他与工程教授Cengiz和Mihri Ozkan所共事的地方。在将原料研磨到纳米尺度之前，需要经过一系列的纯化步骤(看起来像糖粉)——提纯研磨后的粉末与盐、镁共同加热——盐扮演了吸热剂的角色，而镁元素则会去除掉石英中的氧元素，从而提炼出纯硅。更重要的是，在上述过程中，其形成了一致性的、具有多孔和三维海绵状的纯纳米硅。而孔隙又是改进电池阳极性能的关键——因为它提供了更大的表面积，并允许锂离子更迅速地行进。

该团队已经开发出了一颗硬币般大小、使用新型硅纳米阳极的成品。据说比传统锂离子电池有着更显著的性能(3倍电池容量)，有助于减少移动电话的充电间隔、或者电动汽车等设备昂贵的更换费用。目前，研究人员正在寻找量产方法，并把硬币大小的锂离子电池提升到手机电池那么大。该技术已经申请专利，详细内容已发表在《科技报告》(Scientific Reports)期刊上。（来源：中国电子网）