硅是在大幅提升锂离子电池表现中极具前景的负极材料，理论上可增加电池容量至少10倍，只是科学家一路走来还没完全克服负极硅的最大限制，即充放电时，硅的体积变化率过大而易破裂。最近，来自挪威能源技术研究所的科学家开发出称为SiliconX的全新材料，声称可以克服这项问题。

传统石墨负极电池的理论最高容量只有372mAh/g，而如果完全以硅做为负极材料，理论上电容量将比石墨负极高10倍，也因此硅碳材料已然成为锂电池负极研发重点。

只不过目前技术仍做不到100%硅负极，因为随着电池充电，硅颗粒膨胀率多达400%，放电又恢复正常，所以通常充一次电就会导致硅破裂成粉末，想以硅做为负极又要提高效能，最多只能用10%硅。由于突破点困难，时至今日，锂电池负极材料仍以石墨为主。

多年来科学家也一直在努力研究，如何让相对脆弱的硅做为锂离子电池负极时保持稳定，一些有趣方法比如「石墨烯奈米墙」。我们已经知道石墨烯是目前世上最薄却也最坚硬的神奇奈米材料，导电率还超高，科学家在硅颗粒上生长石墨烯层，于电子显微镜分析下发现石墨烯就像一道无坚不摧的墙，如此一来保护了硅过度与电解液反应，二来还可以当作硅膨胀缓冲层，避免电池一充电，硅颗粒就爆走。

也有寻求结合硅与其他材料的方法，诀窍在于找到硅与石墨（或其他材料）正确混和比例及结构，比如最近挪威能源技术研究所（Institute for Energy Technology，IFE）团队带来的研究成果。

该团队开发出专利硅合金，用特有方式结合硅奈米粒子与一种未命名材料，能承受硅颗粒在充放电时较大的体积变化，虽然电容量提升程度没办法媲美100%硅负极，但与今日电池相比，还是至少多了3～5倍，且充放电周期稳定性也远高于快速降解的纯硅负极。

▲纯硅负极（黑线）与硅合金负极（蓝线）容量变化稳定性比较图。（Source：挪威能源技术研究所）

如果团队可以在实验室外重现这些成果，代表有朝一日，我们的智能型手机每周只要充两次电，而电动车充一次电可以驾驶超过1000公里──让人期待的「如果」。