美科學家利用“微孔”提升鋰電池“實力”

據外媒報道，西北大學的一個研究團隊最近宣布，他們可以通過技術提高鋰離子電池的性能，不僅充電速度更快，而且電池維護時間更長，功率更充足。

據報道，該小組在國際期刊《先進能源材料》上發表了一篇題為《用于鋰離子電池的平面空位能高功率硅-石墨烯復合電極》的論文，該論文專注于能源相關材料。

該團隊自信地表示，使用這項技術為手機、電腦和其他電池充電，充電速度是目前其他電池的10倍，只需要15分鐘，但電量可以持續一周左右。即使經過150次充電，或使用一年以上甚至更長時間，電池效率仍比當今市場上的鋰離子電池高出五倍。團隊負責人、西北大學麥考密克工程與應用科學學院教授哈羅德博士說。

哈羅德說，鋰離子的密度和活性是這項技術的關鍵，我們已經找到了一種方法來容納更多的離子并加速它們的活性，從而改變電池的整體效率。

事實上，鋰離子電池的充電主要在電池的兩端之間傳輸，即在正極和負極之間傳輸。目前，在鋰電池中，多層碳基石墨烯片主要用于陰極制備，每六個碳原子中只能容納一個鋰原子。因此，該團隊試圖用硅取代碳，因為每個硅原子可以容納四個鋰原子，但在充電過程中，硅劇烈膨脹和收縮，這將導致開裂和充電能力的快速喪失。

為了穩定硅，研究團隊將硅簇夾在柔性石墨烯片之間，這間接地使更多的鋰原子留在電極上，然后利用柔性石墨烯的特性來適應硅在充電過程中的體積變化。即使硅簇最終斷裂，這些柔性石墨烯片也大大減少了硅膨脹和收縮造成的容量損失。

此外，充電電流速度是控制電池充電時間的主要原因。然而，由于石墨烯片非常薄，鋰離子在從正極移動到負極的過程中“擁擠”，速度有限，充電時間自然較長。對此，研究團隊利用化學氧化工藝在石墨烯片上戳出了數千個10-20納米的微孔，使鋰離子可以通過偷工減料快速到達負極，從而大大縮短了充電時間。

Harold估計，這項技術拓寬了未來鋰電池的發展道路，這項科技可以應用于從手機到電動汽車的所有領域。哈羅德說：“我確信這項技術將在未來3-5年內出現在市場上。”。

（編輯/王偉祖）據外媒報道，西北大學的一個研究團隊最近宣布，他們可以通過技術提高鋰離子電池的性能，不僅充電速度更快，而且電池維護時間更長，電量更充足。

據報道，該小組在國際期刊《先進能源材料》上發表了一篇題為《用于鋰離子電池的平面空位能高功率硅-石墨烯復合電極》的論文，該論文專注于能源相關材料。

該團隊自信地表示，使用這項技術為手機、電腦和其他電池充電，充電速度是目前其他電池的10倍，只需要15分鐘，但電量可以持續一周左右。即使經過150次充電，或使用一年以上甚至更長時間，電池效率仍比當今市場上的鋰離子電池高出五倍。團隊負責人、西北大學麥考密克工程與應用科學學院教授哈羅德博士說。

哈羅德說，鋰離子的密度和活性是這項技術的關鍵，我們已經找到了一種方法來容納更多的離子并加速它們的活性，從而改變電池的整體效率。

事實上，鋰離子電池的充電主要在電池的兩端之間傳輸，即正極和負極之間……

頌詩目前，在鋰電池中，多層碳基石墨烯片主要用于陰極制備，每六個碳原子中只能容納一個鋰原子。因此，該團隊試圖用硅取代碳，因為每個硅原子可以容納四個鋰原子，但在充電過程中，硅劇烈膨脹和收縮，這將導致開裂和充電能力的快速喪失。

為了穩定硅，研究團隊將硅簇夾在柔性石墨烯片之間，這間接地使更多的鋰原子留在電極上，然后利用柔性石墨烯的特性來適應硅在充電過程中的體積變化。即使硅簇最終斷裂，這些柔性石墨烯片也大大減少了硅膨脹和收縮造成的容量損失。

此外，充電電流速度是控制電池充電時間的主要原因。然而，由于石墨烯片非常薄，鋰離子在從正極移動到負極的過程中“擁擠”，速度有限，充電時間自然較長。對此，研究團隊利用化學氧化工藝在石墨烯片上戳出了數千個10-20納米的微孔，使鋰離子可以通過偷工減料快速到達負極，從而大大縮短了充電時間。

Harold估計，這項技術拓寬了未來鋰電池的發展道路，這項科技可以應用于從手機到電動汽車的所有領域。哈羅德說：“我確信這項技術將在未來3-5年內出現在市場上。”。

（編輯/王偉祖）

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