西安交大電氣學院教授鄭曉泉課題組與美國斯坦福大學材料學院教授崔屹、麻省理工學院核工系教授李巨課題組共同合作，通過一種特殊方法，在納米硅負極外表面包覆一層人工的二氧化鈦納米層，合成出高機械強度的Si@TiO2yolk-shell結構負極，制備出具有高壓實密度的Si@TiO2結構硅負極全電池，實現了較傳統石墨負極2倍的體積比容量和2倍的質量比容量。

目前商業化的鋰離子電池只用于低階電源需求，而硅因其理論比容量是傳統石墨負極的10倍以上，被認為有望成為下一代鋰離子電池大容量負極材料。然而，硅負極在充放電過程中的庫倫效率低這一難題一直未被攻克。

經過實驗測試，該新成果的二氧化鈦外殼的機械強度是無定形碳的5倍，可以使穩定的庫倫效率達到99.9%以上，滿足工業化的應用標準，將有效推動硅主體負極在電池工業中的商業應用。該項成果已發表在《能源與環境科學》上。