南加州大学（USC）电子工程系周崇武（Chongwu Zhou）教授带领其研究团队中的博士生葛明圆，荣洁鹏经过多年的研究，近期在实验室成功研发了具有高容量，低成本，可快速充电，和长循环寿命的多孔硅颗粒负极材料和石墨烯包裹的硫基正极材料。两项研究成果分别发表在近期的《纳米快报》（《Nano Letters》）。周崇武教授指出，相关技术可成倍提高便携式电子设备，如手机和笔记本电脑的待机时间，及电动汽车的续航里程。

　　锂离子电池是实现电动汽车产业化的核心技术。现有的锂离子电池使用了石墨负极和金属氧化物正极材料，有容量低，成本高，充电速度慢，循环寿命有限等缺点，并直接限制了电动汽车产业的快速发展。研发新型锂离子电池正极和负极材料是业界公认的解决问题的关键。

　　周崇武教授课题组从2009年开始投身于新型锂离子电池电极材料的研发，经过多年的研究，于近期成功研发了纳米多孔硅颗粒的合成技术。该技术以冶金级硅粉为原料，经过化学腐蚀，成功制得了纳米级多孔硅颗粒。以此作为锂离子电池负极材料，可以提供传统负极材料3倍以上的比容量，和600次以上的稳定充放电循环，并将充电时间缩短到半小时以内。

　　与此同时，周崇武教授研究团队还成功研发了石墨烯包裹的硫颗粒的合成技术。该技术以商业硫粉作为原材料，通过调节溶液的离子浓度，成功将石墨烯包裹在硫颗粒表面。石墨烯作为单层碳原子材料，在最小程度的增加额外重量的同时，最大程度地提高了材料整体的导电性，并稳定了硫颗粒。用该技术合成的硫基正极材料可以提供传统正极材料5倍以上的比容量，和1000次以上的稳定充放电循环，并将充电时间缩短到1小时以内。

　　周崇武教授表示，这两项生产工艺，不仅合成了性能优异的电极材料，同时还具有原材料成本低廉，生产设备，及生产工艺造价低的优点。在新型锂离子电池产业化方面具有巨大的商业潜力。

参考文献：（文献全文请参见 http://nanolab.usc.edu/publications/2014.htm）

1. Large-Scale Fabrication, 3D Tomography, and Lithium-Ion Battery Application of Porous Silicon. DOI：10.1021/nl403923s
2. Solution Ionic Strength Engineering As a Generic Strategy to Coat Graphene Oxide（GO）on Various Functional Particles and Its Application in High-Performance Lithium−Sulfur（Li−S）Batteries. DOI：10.1021/nl403404v