遗憾的是，硅纳米线比块状硅更难制备，也更为昂贵。于是崔屹和同事们开始研究降低硅负极材料成本的途径。首先，他们找到了利用球形硅纳米颗粒制备锂离子电池负极的办法，虽然解决了成本问题，但他们又要面对另一个问题。随着锂原子的流入流出，纳米颗粒也随之收缩和膨胀，导致粘合纳米粒子的胶开裂，液体电解质通过这些裂缝在纳米粒子间渗透，产生化学反应，在硅纳米粒子表面形成一个非导电层，被称为固体电解质膜 （solid-electrolyte interphase，SEI），随着这层膜越积越厚，负极的电荷收集能力渐被破坏。崔屹实验室的一名研究生说道，“它们就像是疤痕组织一样。”

几年后，崔屹的团队又尝试了纳米技术的另一种解决办法。他们制备了蛋形纳米粒子，在这些微小的硅纳米粒子（即“蛋黄”）周围裹上一层高传导性的碳外壳，锂离子可以自由通过这层外壳，而这层碳外壳可以给予“蛋黄”中的硅原子膨胀和收缩的足够空间，同时保护其免受电解质化学反应形成的SEI的困扰。在2012年发表在《纳米快报》（Nano Letters）上的论文中，atv，崔屹的研究团队报告称，经过1000次充放电循环后，这种蛋黄壳式（yolk-shell）电极仍保留了74%的储电能力。

两年之后，这种“蛋黄壳式”纳米粒子有了进一步改进，它们被组装成微米级的组合结构，就像一个微型石榴。这种新的硅纳米球体结构可提高负极的锂储存量，降低电解质中的有害副反应。2014年2月，崔屹在《自然?纳米科技》上发表了纳米电池的新进展，建立在新材料基础上的电池，经过1000次充电放电循环后，保持了高达97%的电池容量。

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随着电池公司的启动运行，崔屹还计划将纳米技术应用于空气净化和水净化项目

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　　今年早些时候，崔屹的团队报告称，他们有了一个比“微型石榴”组合式纳米结构更好的方案。他们将较大的硅纳米粒子锤打至微米级粒子，然后包裹在极薄的石墨烯碳层内。如此处理制成的硅纳米粒子比之前的 “微型石榴”更大，如此大的体积通常在经过几次充放电后就会断裂，但石墨烯的包裹层可阻止电解质接触到硅纳米材料，同时轻松将电荷传递到金属导线。相关成果已发表在《自然?能源》（Nature Energy）杂志上。硅纳米粒子越大，一定体积内容纳的电能也越多，与“微型石榴”纳米结构相比较，成本更低，制作也更简单。

　　他这次真的找对了方向。”刘俊说道。

　　在这些创新想法的激励下，Amprius公司筹集了1亿美元进行硅负极锂离子电池的商业开发。Amprius公司在中国生产的手机电池销售量已达100万，公司首席技术官韩松（Song Han，音译）说道，这种以简单硅纳米为基础的电池生产成本较低，但容量只比如今的锂离子电池高10%。但在Amprius公司总部，韩松展示的纳米线-硅电池的技术原型可提高储电容量40%，他说，这只是一个开始，硅负极电池的未来前景无可限量。

现在，崔屹的目光已超越了硅材料。一个研究重点是用纯金属锂制做负极，纯金属锂一直被视为终极负极材料，因为与硅材料相比，它具有储能量更大、质量更轻的更好潜力。

但还有一些重大技术难题有待于解决。首先，锂金属电极周围通常会形成锂离子可以穿过的SEI层，因此SEI层可充当锂负极的保护层，从这点来说是好事。但随着电池充电放电的多次循环，金属锂也像硅纳米粒子那样膨胀收缩，最终破坏SEI保护层，锂离子在断裂处积聚起来，在电极中形成许多被称为“枝晶”的金属尖刺。

　　这种枝晶会刺破电池隔板，导致电池短路并起火。”崔屹研究团队中的另一名研究生说道。

　　传统工艺一直未能解决这个问题，但纳米技术也许可以。为阻止金属枝晶形成，崔屹团队采取的一种办法是，通过给负极加上一层相互连通的纳米碳球体来稳定SEI层；另一种方法是在更大的碳壳里，加上一层新的由金纳米粒子构成的“蛋黄壳”粒子，金纳米颗粒吸收锂离子，壳层为锂的膨胀和收缩提供空间，从而解决了SEI层产生裂缝和形成金属枝晶的问题。