硅基鋰電池可能很快成為新的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。不過，硅具有嚴(yán)重的膨脹問題，阻礙了其商業(yè)化進程。來自BeDimensional公司和意大利理工學(xué)院（IIT）和奧地利VARTAMicroInnovationGmbH公司石墨烯旗艦計劃的多學(xué)科研究團隊，已經(jīng)確定了如何在實際應(yīng)用中使用石墨烯作為克服硅基膨脹問題的關(guān)鍵組分。

根據(jù)目前的情況，人們確信硅是鋰電池的下一代負(fù)極材料有力競爭者。用硅代替最先進的石墨陽極可將鋰電池存儲能力提高10倍。但是，在充電和放電時，硅會膨脹和收縮，從而對材料出現(xiàn)機械應(yīng)力導(dǎo)致結(jié)構(gòu)破壞，最終導(dǎo)致僅短短幾次使用后電池就會失效。目前，石墨烯旗艦計劃的研究人員已經(jīng)設(shè)計了一種使用少量石墨烯即可使鋰電池保持穩(wěn)定的方法。這種全新開發(fā)的添加石墨烯的電池可承受300次充放電循環(huán)，電池容量比任何現(xiàn)有替代方法高30%。

石墨烯旗艦計劃的合作伙伴，來自VARTAMicroInnovationGmbH公司的ChristophStangl解釋，石墨烯僅僅少量添加，足以在硅中均勻擴展并穩(wěn)定電極結(jié)構(gòu)，這使得人們能夠真正用到硅基鋰電池的出眾性能。經(jīng)過研發(fā)，這種添加石墨烯的紐扣電池可用于世界范圍內(nèi)一些重要公司生產(chǎn)的無數(shù)小型電子產(chǎn)品中，包括手表、可穿戴設(shè)備、汽車鑰匙和無線耳機等。應(yīng)用的行業(yè)都是快速上升的細(xì)分市場。VARTA公司以開發(fā)定制化儲能解決方法而聞名，基于硅/石墨烯的高能量技術(shù)進步將促進生產(chǎn)出更好的電池。

石墨烯旗艦計劃成員BeDimensional公司的維托里奧佩萊格里尼（VittorioPellegrini）表示，只要添加少量石墨烯即可實現(xiàn)上述里程碑式的設(shè)計。假如添加大量的石墨烯，則會降低電池中硅的比例，電池的整體容量將降低。硅新增了可存儲在電池中的能量，由于加入了少量石墨烯，可以實現(xiàn)在保持電池容量的前提下防止電池結(jié)構(gòu)破壞失效的問題。

歐盟資助的石墨烯旗艦計劃以多種方式幫助推進了這項研究的發(fā)展。在項目實行的第一階段，不僅決定了開發(fā)添加石墨烯的電池這一最初設(shè)想，而且還特地成立了BeDimensional公司，供應(yīng)石墨烯材料，并利用具有專利的石墨烯生產(chǎn)方法開發(fā)許多基于石墨烯的新技術(shù)。

石墨烯旗艦計劃的協(xié)同用途將IIT公司、新衍生的BeDimensional公司以及像VARTA相同成熟的工業(yè)制造商進行的前沿研究工作匯集在一起進行集成創(chuàng)新。由于石墨烯旗艦計劃先鋒項目的存在，研究人員可以真正聚焦于提高技術(shù)成熟度，創(chuàng)建出高度成熟的產(chǎn)品原型。目前，研究團隊致力于將這項電池技術(shù)實現(xiàn)商業(yè)轉(zhuǎn)化。該團隊正面對一項新挑戰(zhàn)，開發(fā)一種用于電動汽車的長續(xù)航可靠石墨烯電池。

這項合作的成功表明，石墨烯旗艦計劃先鋒項目可以極大地幫助研究人員將材料從實驗室轉(zhuǎn)移到實際部件、組件和系統(tǒng)集成開發(fā)中。