目前，全球最小的鋰電池可能是躺在美國綜合納米技術(shù)中心的納米鋰電池了。這種電池的負極由一根納米線組成，僅有人類頭發(fā)的1/7000粗細。
    該研究論文最初發(fā)表在2010年12月的美國《科學》雜志上。制作納米鋰電池的目的是要發(fā)現(xiàn)鋰電池及其他充電電池為什么會發(fā)生最終失靈的現(xiàn)象，或者換句話說，這些電池是如何在每一次充放電過程中完成對電池結(jié)構(gòu)的細微改變的。
    參與這項工作的三個美國科學家分別是：美能源部太平洋西北國家實驗室材料科學家王重民、化學科學家吳徐和能源納米技術(shù)中心的黃建宇。
    首先是電池制備，他們使用特殊裝備的透射電子顯微鏡技術(shù)，正極是鋰鈷氧化物，負極采用細細的錫氧化物納米線。兩電極之間，電解質(zhì)引導鋰離子通過，但會阻擋電子通過。電解液是專門設(shè)計的，可承受顯微鏡下的條件。
    電池制作完成后，他們先進行充電試驗，發(fā)現(xiàn)在恒定電壓下鋰離子活躍，穿過負極錫氧化物導線，淹沒在陽極的電子中。從錄像來看，納米線（負極）就象一根稻草，而鋰離子看起來象一種飲料，被吸入稻草。此時，導線就膨脹拉長，膨脹（即拉寬）1/3，拉長1倍，使得負極總體積增加250%，而且扭曲得象一條蛇，這種重復變形會破壞電極材料，因為這樣引起的微小缺陷會隨時間積累。
    經(jīng)過試驗，三人研究小組認為，電極變形是因為鋰電池充電，長此以往，電池就不靈了。
    而電池的放電和自放電是由于負極的電子見異思遷，鋰電池使用時，電子滑出負極留下鋰離子，因為沒有自由電子的陪伴，鋰離子就又回到正極了。這一過程并未發(fā)現(xiàn)多少損壞。研究小組解釋說，了解鋰離子返回正極（即放電過程）時會留下多少結(jié)構(gòu)性的破壞，將幫助研究者更進一步了解充電電池最終失效的原因。
    美國科學家制作納米鋰電池的目的是希望找到鋰電池在反復充放電后不能工作的原因，從而生產(chǎn)出更好的鋰離子電池。