微孔壁和巨大的表面积有助于纳米粒子提高锂离子电池的性能。
中空碳纳米粒子结实，导电性好，表面积大。它们在水过滤，储氢和电池电极等应用中显示出前景 - 但商业用途需要可靠，低成本的生产方式。
新加坡A * STAR材料研究与工程研究所的徐莉及其同事开发了一种简单的制造技术，可以精确控制空心碳纳米球的尺寸和形状1。
目前制备这些颗粒的方法包括用碳基材料涂覆硬模板，例如二氧化硅纳米颗粒，所述碳基材料可以使用极热加热到壳中。这是一个费力的过程，蚀刻掉模板需要刺激性的化学物质。加热中空聚苯乙烯纳米球实现了类似的结果，但是对所得碳纳米颗粒的尺寸和形状的控制很差。
Li和他的同事将一种名为F127的嵌段共聚物与聚环氧乙烷和聚(环氧丙烷)组合在一起，在水中加入了环形α-环糊精分子。在将混合物加热至200℃后，分子自组装成中空纳米颗粒，产率为97.5%。
聚合物的防水聚(环氧丙烷)部分粘在一起形成空心球，留下从外面悬挂的聚(环氧乙烷)分子。然后将α-环糊精环拧到这些链上，围绕球体外部包裹以形成稳定的壳。在混合物中使用较高比例的F127产生较大的纳米球，直径范围为200至400纳米。将这些颗粒在惰性气体中加热至900℃烧掉聚合物以制备中空碳纳米颗粒。
最小的纳米球是122纳米宽，有14纳米厚的墙壁，点缀着大约1纳米宽的微小孔。每克这种材料的表面积为317.5平方米，比网球场大。
研究人员使用颗粒浆料涂覆铜箔，并将其作为锂离子电池中的阳极进行测试。他们发现这些颗粒的可逆充电容量为每克462毫安小时 - 高于典型阳极材料石墨 - 并且可以充电至少75次而不会显着降低性能。孔隙显然允许锂离子迁移到球体的内表面。“改变孔隙度可以改善运输过程，从而提高性能，”李建议说。该团队现在计划将金属和金属氧化物材料加入空心碳纳米球中，以进一步提高其性能。
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