新型电池可反复充放电数万次
发布时间:2016-04-21 浏览次数:

在很多情况下,电子设备能用多久取决于电池的寿命。不过,这种状况可能持续不了多久。美国研究人员近日发明了一种以金纳米线为材料的新型电池,可以反复充放电数万次。这一突破可能使生产寿命超长甚至终生无需更换的商业电池成为现实。

  纳米线直径只有头发丝的几千分之一,但导电性极强,而且具有很大的表面积来储存和传输电子。科研人员一直尝试在电池中使用纳米线。不过,纳米线极其脆弱,难于承受反复充放电和卷绕。在传统锂离子电池中,它们会发生膨胀并最终断裂。

  为了解决这个问题,美国加利福尼亚大学尔湾分校研究人员先为金纳米线罩上一层二氧化锰外壳,然后将其卷绕在一起,置入用类似树脂玻璃材料构成的电解质中。他们发现,这种设计十分稳定有效。

  在通常情况下,锂电池最多充放电几千次就“寿终正寝”了,但负责这项研究的博士研究生妙乐泰(音译)在3个月内将实验电池装置反复充放电20万次,没有出现电池储电能力下降或纳米线折断的情况。研究人员认为,这是因为金属氧化物外的胶状物可以增强纳米线的柔韧性,从而避免其发生断裂。这项研究证明,纳米线材料会使寿命极长的电池成为现实。

  论文作者之一、该校化学系主任雷吉诺德·佩纳认为,这一发现是勤奋与运气的结晶。他介绍,妙乐泰在做实验时无意中给纳米线覆盖上一层很薄的胶状薄膜,然后对其进行了充放电。结果发现,这种方法竟然可以大大提高电池的充放电次数,而且不会导致电池储电能力下降。

  这一研究成果发表在最新一期《美国化学学会能源研究快报》上。