擁有每年270億美元的銷(xiāo)售額,鋰離子電池毫無(wú)疑問(wèn)是充電電池市場(chǎng)的主導(dǎo)者。不過(guò),人們總是希望能做到更好。現(xiàn)在,科學(xué)家報(bào)告說(shuō)他們運(yùn)用納米技術(shù)可以大大 增強(qiáng)鋰離子電池的儲(chǔ)電能力,或者在保持現(xiàn)有儲(chǔ)能水平的條件下大大減輕電池重量。這項(xiàng)新的成果可以帶來(lái)更小型的筆記本電腦、更遠(yuǎn)行程的電動(dòng)汽車(chē)等大量的應(yīng)用。

　　在傳統(tǒng)的充電電池中,帶正電的鋰離子儲(chǔ)存在碳基的陽(yáng)極上,隨著電池放電流動(dòng)到陰極。這項(xiàng)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是碳在多次充放電之后仍能保持輕量和耐用,而缺點(diǎn)是6個(gè)碳原子才能支持1個(gè)鋰離子。最近,研究人員嘗試用晶體硅制作陽(yáng)極,每個(gè)硅原子可以支持大約4個(gè)鋰原子,理論上將能提高儲(chǔ)能效率。

　　2007年,美國(guó)斯坦福大學(xué)的材料科學(xué)家崔屹領(lǐng)導(dǎo)的小組就是這么做的。他們使用晶體硅納米線(xiàn)制作陽(yáng)極,這種材料非常纖細(xì),因此膨脹和伸縮造成的損失較小。這種電池可以存儲(chǔ)10倍于傳統(tǒng)鋰離子電池的充電量。但問(wèn)題是晶體材料在多次充放電后損壞,并最終斷裂,電池亦因此損壞。

　　因此在最近的研究中,崔屹的研究小組用外層覆蓋了非晶硅的碳納米線(xiàn)取代了脆弱的硅納米線(xiàn)。碳芯固有的穩(wěn)定性使得研究人員可以讓非晶硅帶滿(mǎn)鋰離子。結(jié)果,這種新的碳—硅混合陽(yáng)極擁有了6倍于傳統(tǒng)全碳陽(yáng)極的充電能力,早期的測(cè)試中,它們也比全硅陽(yáng)極表現(xiàn)的更穩(wěn)固。該結(jié)果發(fā)表在即將出版的《納米快報(bào)》上。利用這項(xiàng)成果,電池公司最終將能生產(chǎn)出更輕量的電池,這也是將來(lái)制造電動(dòng)汽車(chē)的關(guān)鍵。崔屹指出,電池公司還可以在保持電池重量的條件下,增加 50%的儲(chǔ)電量。

　　得克薩斯大學(xué)材料化學(xué)家、電池專(zhuān)家Arumugam Manthiram對(duì)這項(xiàng)成果評(píng)價(jià)很高。但他同時(shí)表示,由于這種新型材料還必須同電池中的其他組件結(jié)合在一起并證實(shí)其廉價(jià)、安全、能快速充電,因此,這項(xiàng)成果將在多大程度上改進(jìn)今后的電池目前還不明確。“這是一個(gè)非常有挑戰(zhàn)性的工作。”Manthiram說(shuō),“這也是為什么電池科技進(jìn)步得這么慢的原因。”