在物理化学与热力学层面，充放电中，锂离子电池电极反复循环嵌锂与脱嵌的运行机制，导致电池储能结构在充放电过程中体积变化大，纳米硅容量与安全性均高于石墨，且来源丰富，价格便宜，存在问题就是体积变化和应力梯度效应，导致常规电解液与硅不相容性，难形成稳定SEI膜，充放电效率低，容量衰减加剧。因此，优化设计锂电池能源电极体系很重要，例如，组成电极纳米储能系统的颗粒单向尺寸缩小一半，单个颗粒体积将缩小8倍，那么它们在锂化过程中，绝对体积的变化就很小，纳米化有望缓解体积变化机制，减小粒子尺寸到纳米尺度能显著改善电极循环性能。纳米化集中在不同形态结构与性能的研究，包括纳米管、多孔球、石墨烯等，因此，锂电池电极性能归根到底与电池纳米能源系统的选择与设计有关。

随着锂电池价格的进一步下降和容量的进一步提升，电动车辆会越来越便宜，性能越来越好。随着锂电池电动车辆迅猛发展，电极理论会受到科学界越来越多的关注，已经引起了学术界的极大兴趣。在充放电过程中，电极发生的体积变形及纳米尺度非均匀局部位错密度效应，易造成电极失效，进而引起电池综合性能退化。虽然通过纳米化、薄膜化、包覆化等技术，一定程度改善了锂电池的性能，但是必须看到，距离电动车辆苛刻动力能源容量、安全、续航等要求尚有很大距离，研究才刚刚起步.电动车取代燃油车的进程也才刚刚开始。要解决这些问题，迫切需要能源学术界同行共同努力，不但加大研究力度与深度，更要从纳米能源角度入手，探索纳米能量模型、纳米尺度变形机理和结构设计等，利用暗场透射电镜、同步辐射X射线技术等技术，表征电极充放电过程中的纳米能源变化，特别要注意，用物理化学与热力学理论具体解释各种电极的具体面临的各种不同失效机理。同时，基于热力学理论，建立电极充放电过程中的热力学耦合模型，找到电极在充放电循环中的失效判据，合理设计电极核壳结构、浓度梯度结构等纳米能源系统。对电极充放电过程中的失效行为进行预测，优化设计电极，结合实验技术，提高电极综合性能，确定锂电池的应用方案，减少电动车电池事故，为可再生和可持续能源在电动车辆上的实际应用提供科学与技术支撑。(www.daowen.com)