利用小小納米線 化學家創造出超強容量的電池技術

材料牛注：大家可能都會有這樣的體會，那就是手機或者電腦的電池在一段時間的使用后會越來越不“耐用”，用稍微專業一點的話來說就是電池的容量下降了，在電子時代，這是個繞不開的問題，直到最近加州大學歐文分校的科學家們制作超強容量電池的出現。

加州大學歐文分校（UCI）的化學家Reginald Penner（如圖所示）和博士生Mya Le Thai已經開發出了一種基于納米線的技術，能夠使鋰離子電池的充電次數達到數十萬，而電池容量不出現下降。

這種可充電幾十萬次的基于納米線的電池材料，讓我們朝永不更換電池的時代又前進了一大步。這項突破性的工作將會讓商用電池的壽命大大延長，造福于電腦，智能手機，家用電器和汽車等相關行業。

科學家們一直都在尋求一種能在電池中使用的納米線。這種納米線的尺寸只是人類頭發絲的幾千分之一，而且導電性好，有很大的表面積可供電子的存儲和傳輸。然而，這些細絲是極其脆弱的，不能在反復充、放電的循環中保持性能的穩定。在典型的鋰離子電池中，納米線使用后會發生膨脹，并逐漸變脆，最終導致破裂。

面對這一問題，UCI的研究人員首先在電池二氧化錳外殼上涂敷一層金納米線，接著用一層類似有機玻璃的凝膠電解質來包裹。這樣結合起來結構十分可靠而且故障性低。該項研究負責人，UCI的博士生Mya Le Thai對電池進行了一系列測試，在超過三個月的時間內循環測試電極高達20萬次后，并沒有檢測到任何電池容量的損失，也沒有出現任何納米線的斷裂情況。

UCI化學系主任Penner說，“Mya在細線上涂了一個非常薄的凝膠層。她發現僅僅使用這種凝膠層，就可以讓電池循環使用幾十萬次而不讓性能出現衰減。”他還補充說，“這太不可思議了，因為這類產品在重復充電5000次或6000次，最多7000次以后，就會衰減地特別快。”

研究人員認為這種結構，增加了電池中金屬氧化物的塑性，并讓它更加靈活，能夠防止開裂。Thai說，“該涂層電極能夠更好地保持它的形狀，使其成為一個更可靠的選擇。這研究也表明，一個基于納米線電池的電池電極能夠擁有超長壽命，而且我們也可以讓這類電池成為現實”。

這項研究結果發表在近期美國化學學會的Energy Letters上。

原文參考地址：Chemists create battery technology with off-the-charts charging capacity.

感謝材料人編輯部尉谷雨提供素材。