張長青/編譯
威廉·金希望超能電池技術(shù)能通過鑒定,以期證明這種電池具有非凡的供電性能
去年,美國伊利諾伊大學(xué)開發(fā)出一款新型超能電池,在提供相同電能的情況下,其體積比傳統(tǒng)電池小10倍,在尺寸相當(dāng)?shù)那闆r下,新型電池的電量將成倍遞增——而且這款電池的充電時間,遠(yuǎn)比現(xiàn)行充電時間要快。
一般而言,電池是通過陰、陽電極工作的,即當(dāng)電池用作電源時,陽極會釋放出電子,而作用于電池另一側(cè)的陰極,在獲得電子的過程中會受到電解液的影響,阻礙這些電子的直接遷移。具體過程為:當(dāng)電池插入設(shè)備后,電子會從電極的一側(cè)流向另一側(cè),此時,陽極氧化過程產(chǎn)生的放電離子,通過電解液發(fā)生遷移。當(dāng)離子到達(dá)陰極時,會與經(jīng)其他路線遷移來的電子發(fā)生反應(yīng)。
伊利諾伊大學(xué)的科學(xué)家團(tuán)隊(duì)成功地實(shí)施了微尺度遷移的新突破,找到了從陽極遷移至陰極最短路徑的新方法,旨在為日趨小型化的智能手機(jī)和其他小家電解決電池使用時間不長的難題。
該項(xiàng)目負(fù)責(zé)人威廉·金(William King)教授說:“這款電池的電極如同十指交纏,相互緊扣,盡管電池整體容積非常小,但其表面積卻很大。在陽極和陰極的設(shè)計(jì)上,電池呈3D截面狀;電池兩極靠的很近,縮短了離子和電子的遷移距離,使得能量釋放過程異常迅速?!?/p>
該電池的晶格是由聚苯乙烯小球制成的,并在其內(nèi)部和周圍填充金屬物。隨著小球的溶解,吸附在3D金屬架上的鎳錫合金生成了陽極,陰極的形成則是通過添加氫氧化錳獲得的。最后,附著有設(shè)備的玻璃表面被浸入到加熱至300℃的液體中。
原則上講,這項(xiàng)技術(shù)可以向電子行業(yè)或電動車領(lǐng)域推廣。用超能電池更換汽車電池的優(yōu)勢在于,新電池的體積只是老舊電池十分之一,或在體積相同的情況下,能獲取十倍量的電能。也就是說,原先安裝在汽車上的電池,現(xiàn)在都能裝入手機(jī)里了。
超能電池的研發(fā)方向受到專家的首肯,但他們認(rèn)為,該產(chǎn)品目前投放市場恐有難度。據(jù)劍橋大學(xué)化學(xué)系克萊爾·格雷(Clare Grey)教授稱,超能電池的陣列目前還略顯粗糙,在整個陣列中,沒有單相短路電流通過,一時還難以商業(yè)化推廣。
牛津大學(xué)的彼得·愛德華茲 (Peter Edwards)教授也認(rèn)為,盡管這是一項(xiàng)令人欣喜的創(chuàng)新項(xiàng)目,也達(dá)到了高能量密度的境界,但還面臨諸多挑戰(zhàn),要達(dá)到規(guī)?;a(chǎn)水平,首先要開發(fā)出更簡便的加工路線,解決好安全性問題。他指出,超能電池是否更容易發(fā)生自燃問題,特別是前一陣波音公司夢幻客機(jī)發(fā)生的鋰鈷氧化物電池事件。
之所以安全性成為人們關(guān)注的焦點(diǎn),是因?yàn)槟壳安捎玫碾娊庖簶O易生產(chǎn)自燃。由于試驗(yàn)中僅使用極微量的液體,幾乎不會有爆炸的危險。金教授為此稱,他計(jì)劃將改用更安全的聚合基電解液,以消除人們對危險因素的疑慮。