現(xiàn)在，科技領(lǐng)域一個(gè)重大的局限是電池的存儲(chǔ)容量。電動(dòng)車、太陽(yáng)能發(fā)電機(jī)、手機(jī)——所有這些設(shè)備的性能最終都受限于電池能充多少電。對(duì)于鋰離子電池，其中一種最有希望的可用材料是我們?cè)偈煜げ贿^(guò)的硅。電池充電的時(shí)候，硅能夠儲(chǔ)存大量能源，從而延長(zhǎng)電池的續(xù)航時(shí)間。

遺憾的是，采用硅電極的鋰離子電池壽命并不是很長(zhǎng)——這是因?yàn)檫@些電極會(huì)在充電時(shí)發(fā)生膨脹，放電后又再次縮小。久而久之，這些硅電極就會(huì)產(chǎn)生裂縫，最終因?yàn)榱芽p過(guò)多而不能再儲(chǔ)存電子。

這個(gè)過(guò)程促使研究團(tuán)隊(duì)開(kāi)始考慮，自然界是如何應(yīng)對(duì)這種情況的。在生物體中，細(xì)胞會(huì)遭受損害，但也能自我修復(fù)。

該團(tuán)隊(duì)在一份論文上寫(xiě)道：“這種自發(fā)修復(fù)損傷的能力——又稱為自體愈合，是自然界中一種重要的生存能力，因?yàn)檫@可以延長(zhǎng)大部分生物的壽命。對(duì)于可充電電池來(lái)說(shuō)，這種能力格外有用，因?yàn)楦呷萘侩姌O（如硅電極）的壽命會(huì)因?yàn)檠h(huán)過(guò)程出現(xiàn)的機(jī)械裂縫而被縮短。”

為了在硅電極中達(dá)到同樣類型的“愈合”效果，研究團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了一種用于電極的聚合物涂層——跟開(kāi)發(fā)機(jī)器人人造“皮膚”時(shí)所作的研究屬于同一類型。這種聚合物的化學(xué)鍵較普通聚合物更弱，可以在硅電極膨脹時(shí)斷開(kāi)；但斷裂后的化學(xué)鍵仍然相互吸引。因此，隨著硅電極的收縮，這種聚合物恢復(fù)原狀，并將電極收束到原來(lái)的樣子。

大家可以通過(guò)下面的照片，觀察這一過(guò)程在電子顯微鏡下的表現(xiàn)。在左圖中，硅電極出現(xiàn)了裂縫；但幾小時(shí)后，其中幾條裂縫就已經(jīng)愈合。

該團(tuán)隊(duì)的工作還沒(méi)有完成。通過(guò)使用這種自我修復(fù)型聚合物，研究團(tuán)隊(duì)對(duì)相應(yīng)硅電極進(jìn)行了100次充放電循環(huán)，發(fā)現(xiàn)相應(yīng)電極仍能使用，并且沒(méi)有喪失蓄電能力。這一技術(shù)的前途十分光明，但仍未接近他們的整體目標(biāo)。

“這仍然遠(yuǎn)未達(dá)到我們的目標(biāo)：適合手機(jī)的約500次充放電循環(huán)，以及適合電動(dòng)汽車的3,000次充放電循環(huán)?！毖芯繂T崔毅（Yi Cui，音） 在新聞稿中稱，“不過(guò)希望還在，從我們所有的數(shù)據(jù)來(lái)看，似乎這種辦法是行得通的。”