當下許多致力於改善鋰電池的研究，都集中在電極所用的材料上，因為材料用於存儲離子以產生電流。儘管石墨是目前的首選，但其它材料的確可以保證更大的容量、使用壽命、以及更快的充電速度，正式需要在某些重要的方面做出一定的妥協。好消息是，普渡大學的科學家們，剛剛提出了一種類似網狀結構的“納米鏈”（Nanochains）新設計，使得高級電極材料能夠發揮更大的效用。

上圖黑色部分即“納米鏈”電極材料（圖自：Purdue University / Kayla Wile）

當下科學家們正在尋找各種性能更佳優異的材料，來替代通常用於鋰電池的石墨材料，但也經常面臨著其它複雜的挑戰，比如重量太大、形狀不規則而難以用於商業產品上。

在持續努力下，普渡大學的一支研究團隊聲稱，其在一種被稱為銻（Antimony）的準金屬材料研究方面，取得了重大的突破。

據悉，銻（Sb）已經被人類使用數千年，甚至可追溯到埃及的文物花瓶、甚至被婦女用作眼線筆。現如今，它作為一種阻燃材料，在電視屏幕和其它電氣設備中也得到了廣泛的運用。

而電池研究人員的興趣，則源於該材料已證實的“可增強實驗性鋰離子電池的充電性能”的特性。只是截至目前，將其內置到可為智能機供電的鋰離子電池中，仍存在著棘手的問題。

銻納米鏈的三維結構（圖自：Applied Nano Materials）

研究人員發現，使用銻金屬和其它類似金屬作為電極成分，會使材料在充電時膨脹至原始尺寸的三倍。普渡大學化學工程副教授Vilas Pol 表示：

若貿然在智能機電池中運用，無異於隨身攜帶著一枚隨時可能失效的手雷。而為了克服這項設計缺陷，Vilas Pol 與同事們提出了一個很好的想法。

通過在混合物中添加一種被稱作氨硼烷（ammonia -borane）的還原劑、以及一種成核劑（nucleating agent），研究團隊能夠將微小的單個銻顆粒結合成網狀結構。

氨硼烷是其中的關鍵，因為它能夠在納米鏈中形成空隙，使得材料不會因膨脹而失效。有趣的是，研究團隊發現該方案也僅適用於特定類型的氯化銻（antimony-chloride）化合物。

新型鈕扣電池的想像圖）（來自：Purdue University / Henry Hamann）

其在實驗室中測試了採用新方案的電池，結果發現原型電池可在100 個充放電循環中，保持鋰離子容量的穩定。

Vilas Pol 表示：在前百個充放電週期內，它基本上沒有發生什麼變化。這意味著我們沒理由懷疑它會在第102 週期有什麼不同。

有關這項研究的詳情，已經發表在近日出版的《應用納米材料》（Applied Nano Materials）期刊上。原標題為：

《Three-Dimensional Antimony Nanochains for Lithium-Ion Storage》