納米電池最新技術(shù)

       美國科學(xué)家研制出了擁有三維納米結(jié)構(gòu)電極的電池，充放電可在幾秒內(nèi)完成，而且快速充放電不會影響電池的能量密度。最新成果有望徹底改變電池的設(shè)計(jì)方法。

       伊利諾伊大學(xué)厄巴納-香檳分校材料科學(xué)和工程教授保爾-保恩同碩士生于新迪(音譯)、博士后研究員張惠剛(音譯)一起，將一個(gè)薄膜包裹成三維納米結(jié)構(gòu)的電極，讓其能獲得較大的有效容積和電流。演示結(jié)果表明，擁有這種電極的電池能在幾秒鐘內(nèi)快速地充電和放電，效率是塊狀電極電池的100倍。這意味著，當(dāng)將其用于電動汽車內(nèi)時(shí)，其充電所需的時(shí)間可能和在加油站加油一樣;更重要的是，快速充放電對電池的能量密度(在一定空間或質(zhì)量物質(zhì)中儲存能量的大小，要解決的是電動車充一次電能跑多遠(yuǎn)的問題)毫無影響。

       保恩表示:"這種能快速充放電的新電池除了能在汽車領(lǐng)域大展拳腳外，也可以用于醫(yī)藥設(shè)備、激光器內(nèi)和軍事領(lǐng)域。"

       科學(xué)家們首先將細(xì)小的圓球涂在一個(gè)表面上，隨后將圓球緊緊包裹成一個(gè)網(wǎng)格狀的結(jié)構(gòu)，圓球之間的空隙和圓球四周都填滿金屬;接著將圓球熔化，得到一個(gè)類似海綿的三維支架;然后用電解法對三維支架的表面進(jìn)行蝕刻，從而讓海綿結(jié)構(gòu)內(nèi)的微孔增大，制造出了一個(gè)開放的框架結(jié)構(gòu)，最后再將活性物質(zhì)薄膜涂在該框架上。

       研究人員指出:"結(jié)果，我們得到了一個(gè)性能優(yōu)異的電極結(jié)構(gòu)，其相互之間的聯(lián)系很少，因此鋰離子能快速移動;活性物質(zhì)薄膜也使鋰離子能很快擴(kuò)散;同時(shí)，金屬材料讓其導(dǎo)電性更好。"

保恩說:"最新研究與任何特定的電池類型無關(guān)，而是一種新的電池設(shè)計(jì)范式用三維結(jié)構(gòu)來增強(qiáng)電池的性能。"

這項(xiàng)研究獲得了美國陸軍研究實(shí)驗(yàn)室和美國能源部的支持。