石墨/PMMA / Li三层电极在电池电解质中浸泡24小时此前(左)和以后(右)的对照。在浸入电解质此前，三层电极在空气中是稳固的。浸泡后，锂与石墨反映，颜色变黄。相片来自：哥伦比亚大学

　　“当锂电池首次充电时，他们在第一种重复就损耗了多达5-20%的能量”，杨远说道，“经过构造的改良，咱们曾经能够幸免这类损耗。同一时间，咱们的方法在增添电池生命方面有庞大潜力，有望利用于便携式电子设施和电动车子。”

　　在被制造出去以后的首次充电时期，锂电池中的一部分电解质会因还原反映，从液态变为固态，并附着在电池的负极上。这种进程是不可逆的，会下降电池的存储能量。

　　在现存的电极生产技艺下，这一进程来带的损耗约为10%，可是关于具备高容量的下一代负极资料，比如硅，损失则将达到20-30%，这是将大大下降电池的实质可用容量。

　　为了补偿这样的初始损失，惯例的方法是在电极中加入某些富锂资料。然则，源于这种资料许多在空气环境中不固定，因而必需在十足无水分的干燥空气里生产，故而大幅增添了电池的生产本钱。

　　杨远开发的这类三层电极构造则保证了电极十足可行在平凡空气环境下达成生产。

　　起首，他运用了一层“PMMA”(即常见的有机玻璃资料)，来隔绝锂与空气和水分的接近;接下来在PMMA聚合物上加一层人造石墨或硅纳米颗粒等活性资料;最终，他让PMMA聚合物层溶解在电池电解质中，从而将锂与电极资料导通。

　　杨远解释说：“这样咱们就能幸免不固定的锂和锂化电极间的空气接近。采纳该构造的电极可行在平凡空气环境下达成，更简单实现电池电极的量产。”

　　三层构造电极的制造进程： PMMA在初始状况下保证锂不会与空气中的水分产生反映。当PMMA被电池电解质溶解后，石墨与锂接近以补偿源于电解质的还原而引起的初始损失。相片来自：哥伦比亚大学

　　杨远的方法将现存石墨电极的损失从8%下降到0.3%，将硅电极的损失从13%下降到-15%( 负数显示源于添加了新的锂资料，导致电池的容量教初始状况另有了增添)。过量的锂可行补偿随后重复中的容量损耗，因而可行进一步加强电池的重复生命。

　　锂离子电池的能量密度(或许叫容量)在往日的25年中一直维持着5-7%的年增添率，而杨远探讨效果给进一步提升这种增添率提供了可以性方案。他的团队此刻正好努力降低PMMA涂层的厚度，以下降其在锂电池中的比重更低，并争取实现产业化制造。

　　耶鲁大学的化学助理教授王海良说：“三层电极构造的设置非常巧妙，能够在平凡空气环境下制造含锂金属的电极。电极的初始库仑效能一直是锂离子电池产业的一大困难，因而这类容易有用的补偿技艺必定引起大家极大的兴趣。”