如何让电池容量更大？

锂离子电池的阴极（正极）是由锂和钴、镍、锰等过度金属组成，阳极（负极）材料则是石墨、铜制成，锂离子会在两极间与电解质之中来回移动，其中阳极材料影响电池容量甚巨，虽然石墨储电稳定性与耐用性高，经过1,000次充放电循环也不会影响电池性能，只可惜其理论储电容量低，愈来愈难满足现代人的需求。

目前有不少科学家为了提高电池容量寄望于锂、硅材料，认为这些材料可以将储电容量拉高2倍，能量密度也能显著提升，以实验结果来看，表现也不错，不过除此之外还有没有更多选择？最近美国阿贡国家实验室发现，磷的应用潜力高，有着比石墨更高的储电容量，跟硅相同，理论储电容量是石墨的10倍。

只是磷跟硅、锂材料相同，在电池充电过程中会「膨胀」，有损材料的耐用性与寿命，不过团队认为，这仍是一项值得挑战的研究，美国阿贡国家实验室化学家Gui-LiangXu表示，磷的能量吸附能力高，实际测试后，也发现磷阳极的初使库伦效率超过90%，代表阳极跟电解质没有发生太多副反应。

团队将黑磷和导电碳磨成微米级颗粒，制成全新的复合阳极。最终实验结果也符合团队期待，研究指出，新型阳极的初始库伦效率高达91%，比容量（容量密度）约为2,500mAh，随后科学家也把全新阳极实际装设在镍钴锰阴极锂离子电池中。

其中黑磷是白磷在高温高压下转化而成，是磷的同素异形体中，密度最大、热力学最稳定以及性质最不活泼的一种，有着像石墨相同的片状结构跟导电性，也是备受期待的新兴二维半导体材料，可以应用在晶体管、光电设备等。

黑磷性能稳定应用范围又广泛，因此团队在考虑金钱与商业化成本后，还有测试虽然更便宜、但导电性较低的红磷，只不过阿贡国家实验室并没有公布红磷阳极的实验结果，仅表示有具备稳定性优势、高出使库伦效率等。