韓國(guó)三星電子工業(yè)企業(yè)成功地將鋰離子電池（LIB）的能量體積密度提升至700～952Wh/L，與之相關(guān)的技術(shù)詳情已在學(xué)術(shù)雜志《Nature Communications》上以論文形式公開(kāi)。這一數(shù)值為現(xiàn)有LIB的1.5～1.8倍，不過(guò)據(jù)該公司介紹，目前驗(yàn)證的充放電循環(huán)壽命僅為200次。
此次LIB的突破關(guān)鍵在于開(kāi)發(fā)出了新型負(fù)極材料。新材料的容量密度為2500mAh/cm3，而普通的石墨負(fù)極材料僅為550mAh/cm3，新材料是其4倍以上，其原理是通過(guò)用數(shù)層石墨烯對(duì)硅微粒子施以涂層處理來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
硅的容量密度高達(dá)約4000mAh/g，其作為負(fù)極材料的巨大潛力早已為人所知。但是，硅用作電極時(shí)，不僅導(dǎo)電性低，而且存在充放電循環(huán)極短的問(wèn)題。隨著充電而吸附和釋放鋰離子時(shí)，硅微粒子會(huì)大幅膨脹或收縮，因此會(huì)導(dǎo)致用來(lái)確保導(dǎo)電性的導(dǎo)電助劑脫落。
而三星電子通過(guò)用石墨烯對(duì)硅微粒子施以涂層處理，成功確保了導(dǎo)電性，并抑制了膨脹收縮時(shí)的電極劣化及損壞等。硅微粒子發(fā)生膨脹時(shí)，石墨烯會(huì)在包住硅微粒子的狀態(tài)下通過(guò)各層的相互滑動(dòng)來(lái)擴(kuò)大硅儲(chǔ)存容量，因此不會(huì)脫落。
三星方面稱(chēng)，對(duì)電池單元進(jìn)行性能評(píng)估時(shí)，負(fù)極材料使用了此次的新型材料，而正極材料使用了現(xiàn)有LIB普遍采用的鈷酸鋰，并無(wú)經(jīng)過(guò)特殊處理。
如果這一科研成果能夠解決循環(huán)次數(shù)低的問(wèn)題，預(yù)計(jì)未來(lái)車(chē)用鋰電池的總體續(xù)航里程能夠?qū)崿F(xiàn)同樣體積下的翻倍。雖然目前能量密度能夠提升到四倍情況，但考慮到將電池單體制作成電池包后的整體性問(wèn)題，整體能量密度將會(huì)進(jìn)一步下降，屆時(shí)電池的續(xù)航里程或?qū)⒄{(diào)整為現(xiàn)在的兩倍到三倍。
目前，福特汽車(chē)與寶馬汽車(chē)都與韓國(guó)三星公司在汽車(chē)電池領(lǐng)域有著密切的合作，如果這一成果最終量產(chǎn)，這兩家公司或許是最早的受益者。
