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三維納米電極的電池充放電只需幾秒

發布時間:2017-3-28 10:42:02

      據美國物理學家組織網10月9日報道,現在,美國科學家研制出了擁有三維納米結構電極的電池,充放電可在幾秒內完成,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計方法。
      伊利諾伊大學厄巴納—香檳分校材料科學和工程教授保爾·保恩同碩士生于新迪(音譯)、博士后研究員張惠剛(音譯)一起,將一個薄膜包裹成三維納米結構的電極,讓其能獲得較大的有效容積和電流。演示結果表明,擁有這種電極的電池能在幾秒鐘內快速地充電和放電,效率是塊狀電極電池的100倍。這意味著,當將其用于電動汽車內時,其充電所需的時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(在一定空間或質量物質中儲存能量的大小,要解決的是電動車充一次電能跑多遠的問題)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域大展拳腳外,也可以用于醫藥設備、激光器內和軍事領域?!?/span>
      科學家們首先將細小的圓球涂在一個表面上,隨后將圓球緊緊包裹成一個網格狀的結構,圓球之間的空隙和圓球四周都填滿金屬;接著將圓球熔化,得到一個類似海綿的三維支架;然后用電解法對三維支架的表面進行蝕刻,從而讓海綿結構內的微孔增大,制造出了一個開放的框架結構,最后再將活性物質薄膜涂在該框架上。
      研究人員指出:“結果,我們得到了一個性能優異的電極結構,其相互之間的聯系很少,因此鋰離子能快速移動;活性物質薄膜也使鋰離子能很快擴散;同時,金屬材料讓其導電性更好?!?/span>
      保恩說:“最新研究與任何特定的電池類型無關,而是一種新的電池設計范式——用三維結構來增強電池的性能?!?/span>

      這項研究獲得了美國陸軍研究實驗室和美國能源部的支持。(科技日報)


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10月13日


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