锂金属电池具有颠覆电池产业的潜力。随着理论上锂金属的超高容量的使用，这种新型电池可以为从个人设备到汽车的所有东西提供动力。
“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，”西北大学的嘉兴黄教授解释说。但是使用额外的材料会稀释电池的性能。锂已经是一种金属，为什么不自己使用锂呢？”.
答案是科学家多年来一直试图克服的研究挑战。当锂在电池中充电和放电时，它开始长出树突和细丝，“这造成了许多问题，”黄说。“充其量，它会导致电池性能迅速下降。最糟糕的是，它会导致电池短路，甚至起火。”
目前绕过锂破坏性树突的一种解决办法是使用多孔支架，例如由碳材料制成的支架，锂优先沉积在这种支架上。当电池充电时，锂可以沿支架表面沉积，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，锂沉积在多孔支架上，然后溶解，其体积波动很大。这种体积波动会引起应力，从而破坏多孔支架。
黄和他的合作者通过采取不同的方法解决了这个问题--一种甚至可以使电池重量更轻、能容纳更多锂的方法。
解决方案是在一个脚手架，由皱缩石墨烯球，可以很容易地堆叠形成多孔脚手架，因为他们的纸球状。它们不仅能阻止枝晶的生长，而且还能在锂含量波动的压力下生存下来。这项研究被刊登在“焦耳”杂志1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说：“制造能保持高压力的东西的一种普遍理念是使它变得如此强大，以至于它是牢不可破的。”“我们的策略是基于一个相反的想法。我们的脚手架不是试图让它坚不可摧，而是由松散的堆叠的粒子组成，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，这是一种新的超细粒子，类似于皱巴巴的纸球。他通过将石墨烯基薄片雾化成微小的水滴来制造粒子。当水滴蒸发时，它们产生了毛细力，将床单揉成微型纸球。
在黄的团队的电池中，皱缩的石墨烯支架在阳极和阴极之间循环时，可以容纳锂的波动。当锂沉积时，这些皱巴巴的球可以分开，然后在锂耗尽时很容易地重新组装在一起。由于微型纸球是导电的，并允许锂离子在其表面快速流动，支架制造了一个连续导电，动态，多孔的锂网络。
该论文的合著者、天津大学化学工程教授罗嘉彦说：“紧密地包装，这些皱巴巴的石墨烯球就像一个高度均匀、连续的固体。”“我们还发现，皱缩的石墨烯球不是形成团簇，而是相当均匀地分布。”
他曾是黄教授的顾问，2013年获得了材料科学和工程博士学位。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。
与在阳极中使用石墨作为主材料的电池相比，黄氏溶液重量轻得多，并且在循环期间能够稳定更高的锂负载。而典型的电池封装的锂只有几十微米厚，而黄氏电池则将锂堆叠150微米高。