沖繩科學技術大學院大學(OIST)於日前發表，針對鋰離子電池，已特定出可提高負極性能之矽奈米構造體。為了克服石墨負極引起的電池壽命、再充電能力低下等問題，研究團隊關注到1個原子可結合4個鋰離子的矽。雖然矽負極的體積蓄電容量是石墨負極的10倍，能呈現更高的能量密度，但矽有易碎裂的缺點。
沖繩科學技術大學院大學過去曾經開發了以鉭(Ta)金屬奈米粒子將矽層包覆的層狀構造，進而發現可以藉此避免矽負極的過度膨脹。而此改變此構造的矽層厚度之際，達到一定厚度後，構造體的彈性出現變化，剛性有所增加；但若繼續增加厚度的話，發現反而造成剛性急速降低，但未能特定出形成此狀況的原因。
在此次研究中，研究團隊利用了顯微鏡技術與原子等級的電腦模擬方法，發現矽原子堆積在奈米離子層之際，會形成倒立型圓錐柱，再繼續堆積矽原子後，圓錐柱的寬度增加，最後矽柱之間相互接觸，進而形成拱形構造。此拱形構造增強了強度，促使保護層的穩定性提高，藉此即可耐受更多回的充電循環次數，且可看到充電容量增加等性能提升的狀況。而此項特性則僅有在矽柱之間稍微接觸，維持倒立型圓錐型構造時出現。
藉由此次的研究發現，將可望促進使用矽負極之鋰離子電池的商業化發展，且在材料科學領域，亦可望有更為廣泛的應用可能性。