今年年初，cui和同事报告了一种甚至胜过其复杂“石榴”组件的解决方案。他们简单地将大的硅颗粒锤打至微米尺度，然后将它们包裹进由石墨烯制成的碳薄片中。被锤打的颗粒在“石榴”中绕成比硅球还大的团，并且大到在几次充电循环后开始破裂。不过，石墨烯包裹物会阻止电解质成分到达硅那里。同时，它还灵活到足以同破裂的颗粒保持联系，并因此将它们的电荷携带至金属线。更重要的是，该团队在《自然—能源》杂志上报告称，较大的硅颗粒物会将更多质量和更多电力“塞进”特定的体积中。同时，和“石榴”相比，制造它们要廉价且简单很多。
聚焦“战斗”的另一半
目前，cui正在将视野放到硅以外。一个聚集点是用纯的锂金属制造阳极。锂金属一直被视为终极的阳极材料，因为和硅相比，它拥有储存更多能量的潜力，并且要轻很多。
不过，这里面也有一些重要问题。sei层通常在锂金属的电极附近形成，而这其实是个好消息：锂离子能穿透这一层，因此sei层在锂阳极附近充当了保护膜的作用。不过，随着电池循环充放电，这种金属会和硅颗粒一样膨胀收缩，同时脉冲会打破sei层。随后，锂离子在裂隙中堆积，导致被称为枝晶的金属尖状物从电极处生长出来。“这些枝晶会刺穿电池隔板，令电池短路，并且使其着火。”cui团队的另一名研究生yayuanliu介绍说。
传统方法并未解决该问题。不过，纳米技术或许可以。在一种阻止枝晶形成的方法中，cui的团队通过用一层相互连接的纳米碳球体包裹阳极，使sei层保持了稳定。在另一种方法中，他们创建了一种新的“蛋黄—蛋壳”颗粒物。这种颗粒物比碳壳大很多，并且其内部由金纳米颗粒制成。当纳米胶囊被制成阳极时，金会吸引锂离子；“蛋壳”为锂提供了收缩和膨胀的空间，而无须让sei层发生破裂，因此枝晶不会形成。
在制造更好的电池方面，改善阳极只是这场“战斗”的一半。cui团队还采用一种受纳米启发的类似方法改进了阴极材料，尤其是硫。和位于阳极一端的硅类似，硫一直被视为阴极的理想选择。每个硫原子能容纳一对锂，从而使其和传统阴极相比原则上可将能量储存增加若干倍变成可能。或许同样重要的是，硫非常便宜。不过，它也存在问题。硫是一种相对中规中矩的导电体，并且会和普通电解质发生反应，形成在几次充放电循环后能消耗电池寿命的化学物质。与此同时，硫阴极往往会储藏电荷，而不是在放电期间将它们抛弃。
cui团队寻求的是一种纳米解决方法。他们将硫颗粒包在高导电性的二氧化钛外壳中，从而使电池能力较传统设计提高了5倍，并且能防止硫的副产品损害电池。研究人员还制造了基于硫的“石榴”版本，并且将硫困在长且薄的纳米纤维内。这些和其他创新不仅提升了电池能力，还使库仑效率（电池在多大程度上释放电荷）从86%提高到99%。“现在，我们在电极两端均拥有了很强的能力。”cui表示。
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