锂电池有颠覆电池行业的潜力。理论上，由于锂金属的超高容量，这种新电池可以为从个人设备到汽车的一切设备供电。
“在目前的电池中，锂通常以原子的形式分布在另一种材料中，如阳极中的石墨或硅，”西北大学的黄家兴教授解释道。但是使用额外的材料会稀释电池的性能。锂已经是金属了，为什么不自己用呢？".
答案是科学家多年来一直试图克服的研究挑战。当锂在电池中充放电时，开始生长枝晶和细丝。“这引发了许多问题，”黄说。“充其量会导致电池性能快速下降。最糟糕的是，会导致电池短路，甚至起火。”
目前，绕过锂的破坏性枝晶的一种解决方案是使用多孔支架，例如由碳材料制成的支架，锂优先沉积在其上。当电池充电时，锂可以沿着支架表面沉积，以避免枝晶生长。然而，这带来了一个新的问题。随着电池的循环，锂沉积在多孔支撑体上然后溶解，体积波动很大。这种体积波动会产生应力，从而损坏多孔支架。
黄和他的合作者通过采用不同的方法解决了这个问题，这种方法甚至可以使电池重量更轻，容纳更多的锂。
解决方案是，由皱巴巴的石墨烯球制成的支架可以很容易地堆叠起来，形成多孔支架，因为他们的纸张是球形的。它们不仅能阻止枝晶的生长，还能在锂含量波动的压力下生存。这项研究发表在《焦耳》杂志一月刊的封面上。
西北大学麦考密克工程学院材料科学与工程教授黄(音译)说：“制造能承受高压的东西的一个普遍想法是让它强大到牢不可破。”“我们的战略基于一个相反的理念。我们的脚手架并不是要让它坚不可摧，而是由松散堆积的颗粒组成，可以很容易地重新堆积。”
六年前，黄发现了皱巴巴的石墨烯球，一种新的超细颗粒，类似于皱巴巴的纸团。他通过将石墨烯薄片雾化成微小的水滴来制造粒子。当水滴蒸发时，它们产生毛细作用力，将纸张揉成微小的纸团。
在黄团队的电池中，皱巴巴的石墨烯支架可以容纳锂在正负极之间循环时的波动。当锂沉积时，这些皱巴巴的球可以分离，然后在锂耗尽时轻松地重新组装在一起。由于微型纸球具有导电性，并允许锂离子在其表面快速流动，因此该支架形成了连续导电、动态和多孔的锂网络。
论文的共同作者、天津大学化学工程教授罗说：“这些皱巴巴的石墨烯球紧密堆积，就像一个高度均匀、连续的固体。”“我们还发现，皱巴巴的石墨烯球分布相当均匀，而不是形成集群。”
曾任黄教授顾问，2013年获材料科学与工程专业博士学位。现在，作为天津大学的教授和研究员，罗先生继续与黄教授合作。
与使用石墨作为阳极主要材料的电池相比，黄的溶液重量轻得多，并且在循环过程中可以稳定更高的锂负载。典型电池包装中的锂只有几十微米厚，而黄电池中的锂却堆积了150微米高。
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