西安交大電氣學(xué)院教授鄭曉泉課題組與美國斯坦福大學(xué)材料學(xué)院教授崔屹、麻省理工學(xué)院核工系教授李巨課題組共同合作，通過一種特殊方法，在納米硅負(fù)極外表面包覆一層人工的二氧化鈦納米層，合成出高機(jī)械強(qiáng)度的Si@TiO2yolk-shell結(jié)構(gòu)負(fù)極，制備出具有高壓實(shí)密度的Si@TiO2結(jié)構(gòu)硅負(fù)極全電池，實(shí)現(xiàn)了較傳統(tǒng)石墨負(fù)極2倍的體積比容量和2倍的質(zhì)量比容量。

目前商業(yè)化的鋰離子電池只用于低階電源需求，而硅因其理論比容量是傳統(tǒng)石墨負(fù)極的10倍以上，被認(rèn)為有望成為下一代鋰離子電池大容量負(fù)極材料。然而，硅負(fù)極在充放電過程中的庫倫效率低這一難題一直未被攻克。

經(jīng)過實(shí)驗(yàn)測試，該新成果的二氧化鈦外殼的機(jī)械強(qiáng)度是無定形碳的5倍，可以使穩(wěn)定的庫倫效率達(dá)到99.9%以上，滿足工業(yè)化的應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，將有效推動(dòng)硅主體負(fù)極在電池工業(yè)中的商業(yè)應(yīng)用。該項(xiàng)成果已發(fā)表在《能源與環(huán)境科學(xué)》上。