在研究鋰離子電池 矽陽極 時，美國科學家成功模擬了導致陽極效能快速下降的關鍵機制。科學家表示，瞭解矽膨脹和隨後分解的原因是防止這種情況的重要一步，也是生產長期高容量電池的重要一步。
在目前研究的許多改進的儲能技術中，以矽取代石墨是最突出的，近年來，由於矽的儲能潛力是石墨的10倍，矽陽極的研究取得了很大進展，一些公司正在走向商業化和大規模生產。然而，要實現矽在儲能方面的潛力，仍然存在挑戰，在研究階段還有很多工作要做。
主要的挑戰是當鋰離子進入材料時，材料會膨脹。最終，這將導致陽極開裂、剝離或以其他方式解體，其原始結構無法恢復。許多提議的解決方案，如陽極塗層和使用多孔矽，已經顯示出積極的效果。
但是，到目前為止，很少有研究人員深入研究電池迴圈期間陽極的工作機理，在原子水平上發生的情況也存在差異。太平洋西北國家實驗室（PNNL）的科學家王崇民說：“很多人都想象過會發生什麼，但以前沒有人真正證明過。”
太平洋西北國家實驗室的研究團隊將改變這種情況。他們將使用兩種複雜的成像技術，敏感元件層析成像和低溫掃描透射電子顯微鏡，結合先進的演算法，觀察這一過程的執行情況。研究發現，鋰陽極實際上向矽結構推進，然後迴流，在結構中留下巨大的間隙。這些空隙隨後被矽中固體電解質的發展填充，在陽極中形成一個“死區”，該死區迅速增加，從而導致顯著的容量損失。
