領導這項研究的是斯坦福大學材料科學與工程系副教授、斯坦福大學材料和能源科學院的成員崔毅，研究小組報告的結果發表在1月8日的《自然—通訊》。

鋰離子電池的工作原理是鋰離子在陰極和陽極之間的來回移動。充電時電池強制到達陽極的電子和離子產生能驅動各種設備的電勢，而電池放電時離子和電子便移動到電池的陰極。

目前鋰離子電池組通常經過500次充放電循環后，其儲存能量相當于初始容量的80%。

近20年間，研究人員已經發現與鋰離子電池的陰極材料相比，硫可以存儲更多的鋰離子，從而儲存更多的能量。但有兩個重要因素阻礙了硫的商業用途：在放電過程中鋰離子進入硫陰極，會與硫原子結合產生一種保持陰極重要性能的鋰硫化合物，但是這種化合物會不斷溶解，限制陰極的能量存儲能力;同時，離子的涌入會導致硫陰極擴大約80%。

當科學家們試圖用涂層阻止鋰硫化合物溶解時，陰極會擴大并使涂層開裂，使這一措施失效。

崔毅的創新是將一個硫陰極制成納米顆粒，而每個陰極顆粒直徑只有800納米，大約只相當于人頭發絲百分之一的直徑。在每一個微小的硫塊周圍圍繞著一圈有著堅硬外殼的多孔鈦氧化物——就像蛋黃與蛋殼。原本屬于蛋清的部分，是一個能夠容納擴大后硫體積的空白區域。

放電時，鋰離子穿過殼體后被硫綁定，之后會變大占據空白區域，但是不會有那么多的物質“破殼”而出。同時，這個殼還可以保護鋰硫化合物不被電解質溶劑所溶解。

崔毅說：“在經過1000次充放電循環后，硫陰極保留了其能量存儲容量的70%，這是目前所知的世界上性能最高的硫陰極。即使沒有優化設計，這種陰極循環壽命的表現已具備商業性能，這是推動未來可充電電池發展的重要成就。”