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國立清華大學 材料科學工程學系 闕郁倫所指導 王筱茜的 以斜角蒸鍍法製備大面積奈米矽螺旋陣列應用於高效能鋰離子二次電池負極 （2015），提出a54耗電快關鍵因素是什麼，來自於鋰電池、螺旋柱狀矽、斜角蒸鍍法、負極材料、銅矽化合物、體積比電容。
以斜角蒸鍍法製備大面積奈米矽螺旋陣列應用於高效能鋰離子二次電池負極
為了解決a54耗電快 的問題，作者王筱茜 這樣論述：
隨著小型電子化商品的演進，高能量密度的電池勢必成為下一個研究發展的目標。在眾多可充放電池中，鋰電池的能量密度在不論是每個重量單位上或是每個體積單位上都佔有優勢。然而，目前商業上使用的碳負極材料，它所能產生的比電容值已經遠遠不足。同時，經過熱力學理論計算發現矽負極材料所能儲存的鋰離子遠比碳負極來得多，每公克的矽所能提供的比電容約為9~10倍的每公克的碳的產出。儘管矽擁有如此優異的表現，至今它卻難以商業化。這可歸因於以下幾個重要的原因：(1) 劇烈體積膨脹：矽在和鋰合金化後，劇烈的體積膨脹會使得應力集中，促使材料容易從電極上剝落，而減短了使命壽命。(2) 固態電解質介面不穩定的生成：當電
池在放電程序時，電解液傾向分解且形成固態電解質介面於負極材料上，由於此反應會消耗電池內的鋰含量以及增加鋰離子傳導時的阻抗，因此，往往會造成鋰電池的比電容降低。(3) 低導電性：低電荷轉移效率會使得鋰和矽的反應緩慢且不完全，使得材料實際反應後的比電容低。 本研究以斜角蒸鍍儀製備具有次序性排列的高比表面積螺旋柱體，在固定矽的蒸鍍量和鍍率下，藉由改變載台旋轉角度，可以製造出不同旋轉圈數的螺旋柱體，而不同結構的柱體比表面積以及每個柱體間的間距皆不同。利用此特性來分析增加鋰和矽之間的反應位置和釋放體積膨脹後所帶來的額外應力所帶來的影響。在旋轉3轉至48轉的矽螺旋柱體間，48轉的柱體擁有最大的比表面
積以及最疏鬆結構。因此，經過100次的充放電測試後，48轉的柱體僅衰減了第一圈比電容的29%。 雖然本質矽的理論電容比碳材要來得大很多，但其低弱的導電性造成材料無法發揮應有的優勢。在鋰矽合金化的過程中，若導電性好則電荷轉移速率快，也連帶地幫助鋰加速和矽合金化，這將有助於讓反應完全。根據文獻記載，Cu3Si相的銅矽化合物有助於導電性的提高。因此，在後續研究中，利用XRD和I-V圖來鑑定400 °C至800 °C的後退火程序所生成銅矽化合物的相與導電性關係。EIS量測更進一步地說明銅矽化合物作為電池負極材料與本質矽的阻抗比較。CV圖則清楚的說明導電性對於鋰和矽結合反應能力有很大的提升。最後，
在0.25 C的高充放效率下，即使經過100次充放，此研究仍能得到1706.68 mAh/cm3的高比體積電容。