用于未来电池的锡纳米晶体
锂离子充电电池
锂离子（Lithium-Ion）电池是便携式电子产品中最常见的可充电电池。与其他类型的可充电电池相比，锂离子电池具有最佳能量密度之一、无记忆效应、不使用时电荷损失缓慢且环境安全，因为没有游离的锂金属。可充电锂离子电池是首选的紧凑型轻量级存储介质，可在狭小空间内存储大量能量。它们为电动汽车、电动自行车、智能手机和笔记本电脑提供动力。全球研究人员目前正在开发具有改进性能的新一代此类电池。如今，在大多数锂离子电池中，正极由过渡金属氧化物钴、镍和锰（石墨的负极）组成。然而，在下一代更强大的锂离子电池中，锡或硅等元素很可能会用于负极。
基于纳米材料的锂离子电池
苏黎世联邦理工学院和 Empa 无机化学实验室的研究人员现已开发出一种基于纳米材料的锂离子电池。
结构
该纳米材料以微小的锡晶体作为电池正极。在充电过程中，锂离子在该电极处被吸收并在放电时再次释放。随着更多的锂离子，电极可以吸收和释放，因此更多的能量可以储存在电池中。这里每个锡原子可以吸收至少四个锂离子，但体积会发生变化。在锡电极中，锡晶体通过吸收大量锂离子而变得大三倍，当它释放回来时又会再次收缩，这对研究人员来说是一个挑战。如果电极由紧凑的锡块制成，这实际上是不可能的。为了克服这个缺点，研究人员使用纳米技术来生产最微小、最均匀的锡纳米晶体，并将其中的大量嵌入多孔、导电、可渗透的碳基质中。
在开发具有理想尺寸和均匀性的纳米材料的过程中，研究人员通过影响生长阶段的时间和温度，在小晶核的形成和随后的生长过程中遵循两个步骤。
未来发展
通过为电极选择最好的碳基体和粘合剂，以及理想的电极微观结构以及最佳和稳定的电解液，锂离子可以在两极之间来回移动研究人员认为，可以生产出具有更高储能容量和寿命的适合电极生产的成本效益高的基材。
纳米材料