由于电池技术的突破，电动汽车（EV）的续航里程焦虑可能很快就会成为过去，这可以使电动汽车的续航里程超过620英里（1,000公里）。

今天的电动汽车平均最大续航里程为300英里（480公里）。即使是续航里程最长的电动汽车Lucid Air，也会在大约500英里（800公里）后耗尽电量。但是在一项新的研究中，研究人员使用微小的硅颗粒和凝胶电解质来利用锂离子电池中硅阳极的高充电容量。科学家们于1月17日在《高级科学》杂志上发表了他们的发现。

充电的原理与此相反。正极锂离子返回阳极，电子在获得正电荷时通过电路流回终端。当没有更多的离子可以流向节点时——从技术上讲，节点现在是阴极——电池被认为是充满电的。

硅作为锂离子电池阳极的候选材料已经被广泛探索，因为它可以容纳相当于石墨阳极10倍的锂离子——目前大多数锂离子电池都使用石墨阳极。但是硅在充电时会膨胀三倍，这可能会损坏电池。纳米级硅可以缓解这个问题，但是这样的系统需要复杂而昂贵的生产过程。

然而，在这项新研究中，科学家们选择了微米级的硅颗粒与弹性凝胶电解质相连，这种电解质可以分散由膨胀的硅阳极引起的内应力。这可以在不影响电导率的情况下防止电池退化。

由于微米级颗粒比纳米级颗粒大1000倍，这种新的电池系统为高充电容量的硅阳极铺平了道路，而无需昂贵的生产成本。“我们使用了微型硅阳极，但我们拥有稳定的电池。这项研究让我们更接近真正的高能量密度锂离子电池系统，”研究的合著者、韩国浦项科技大学化学教授Soojin Park在一份声明中说。拉伸硅为了使这种硅凝胶电解质系统工作，科学家们用电子束照射了一种基于凝胶的聚合物，在微米级硅颗粒和电解质之间形成共价键。通过连接阳极和电解质，它允许凝胶的弹性性质吸收和消散硅膨胀的应力。凝胶电解质还可以减轻硅膨胀时发生的一些开裂，从而提高硅电极的结构稳定性；理论上，这应该会导致更持久的锂离子电池。

总体结果是锂电池“能量密度提高了大约40%”，离子导电性类似于使用液体电解质的电池。简单来说，这意味着锂离子电池可以容纳更多带正电荷的离子——本质上具有更大的能量容量——同时保持高效的能量转移。在现实世界的使用中，这可能意味着消费设备的电池寿命更长，而电动汽车电池一次充电的续航里程可能超过620英里。与纳米级硅颗粒相比，研究人员还表示微米级硅颗粒系统可能更具成本效益，并且几乎可以立即适应当今的生产方法。

“集成策略，简单地涉及电子束的应用，可以很容易地实施到现有的电池生产线中，”科学家们在论文中说。