倫敦皇后大學，劍橋大學和馬克斯普朗克固態研究所的研究人員已經發現瞭如何使用一撮鹽來大幅度提高電池性能。
他們發現，將鹽加入超分子海綿內部，然後在高溫下烘烤，將海綿變成了碳基結構。
令人驚訝的是，鹽以特殊方式與海綿發生反應，並將其從均質物質轉變為具有纖維，支柱，支柱和網狀物的複雜結構。這種三維分層組織的碳結構在實驗室中已證明非常難以生長，但對於向電池中的活性部位提供暢通的離子傳輸至關重要。
在JACS（Journal of the American Chemical Society雜誌）上發表的這項研究中，研究人員證明，在鋰離子電池中使用這些材料不僅可以使電池快速充電，而且可以達到最高容量之一。
由於其複雜的結構，研究人員稱這些結構為“納米矽藻”，並且認為它們也可用於能量儲存和轉換，例如用作制氫的電催化劑。
主要作者和項目負責人瑪麗女王工程與材料科學學院的Stoyan Smoukov博士說：“這種變態只發生在我們將化合物加熱到800攝氏度時，與孵化出生的龍一樣出乎意料，而不是出爐的雞蛋在權力的遊戲中，令人非常滿意的是，在最初的驚喜之後，我們也發現瞭如何用化學成分控制轉化。“
包括石墨烯和碳納米管在內的碳是自然界中功能最多的材料族，由於其電導率和化學和熱穩定性而用於催化和電子學。
具有多級分層結構的3D碳基納米結構不僅可以保留有用的物理性質，如良好的電子傳導性，還可以具有獨特的性質。這些3D碳基材料可以表現出改進的潤濕性（促進離子滲透），每單位重量的高強度以及用於流體輸送的定向路徑。
然而，製造基於碳的多級分層結構非常具有挑戰性，特別是通過簡單的化學路線，但如果這種材料要大量製造用於工業，則這些結構將是有用的。
研究中使用的超分子海綿也被稱為金屬有機骨架（MOF）材料。這些MOFs是有吸引力的，分子設計的多孔材料，具有許多有前景的應用，如氣體儲存和分離。碳化後保持高表面積 - 或在高溫下烘烤 - 使它們成為電池的電極材料。但是，到目前為止，碳化MOFs已經保留了初始顆粒的結構，如密集碳泡沫的結構。通過向這些MOF海綿添加鹽並將其碳化，研究人員發現了一系列具有多層次等級的碳基材料。
來自劍橋大學的研究合作者R. Vasant Kumar博士評論說：“這項工作將MOF的使用推向一個新的高度，碳材料的結構化戰略不僅在能源儲存方面，而且在能源方面都很重要轉換和傳感。“
來自劍橋大學的主要作者王鐵生說：“我們可以設計納米矽藻，並在碳中摻入所需的結構和活性位點，因為我們可以選擇數以千計的MOF和鹽。”
