電池或許也能“瘦身”

曉陽(yáng)

在我們的印象中，電線會(huì)損失所輸送的電能，是因?yàn)殡娋€本身有電阻，在傳輸電能的過程中會(huì)發(fā)熱。然而，美國(guó)佛羅里達(dá)州中央大學(xué)的研究人員托馬斯發(fā)現(xiàn)，采用特殊的護(hù)套覆蓋電線后，電線可變身為儲(chǔ)能的電池。這項(xiàng)新技術(shù)為電池“瘦身”提供了新的思路。

無(wú)論是在我們的日常生活中，還是在尖端技術(shù)領(lǐng)域里，如何讓電池變得“瘦小”且高效，是科技專家一直在想辦法攻克的難題。比如，如果要讓我們的手機(jī)變得更加超薄，就需要能效更高的超薄電池；要讓電動(dòng)汽車一次行駛的里程更長(zhǎng)，則需要更輕更強(qiáng)的電池；要使得太空飛行器飛得更快、更遠(yuǎn)且成本更低，也需要能效比更高的超薄超輕電池。

托馬斯在自家屋子旁邊的小路上夜間散步時(shí)，也想到了上述問題。換成我們普通人，對(duì)那些高深的技術(shù)問題也就想想而已。然而，托馬斯是一名物理學(xué)家，他會(huì)把日常生活中的一些奇思妙想轉(zhuǎn)化為研究課題。要讓電池變薄，一般會(huì)想到用納米技術(shù)。托馬斯的第一個(gè)念頭也是用碳納米管。然而，用碳納米管制造電池的成本有些高。如果按這個(gè)思路，電池是超薄了，但是也成為大部分人用不起的“土豪電池”了。于是他接著考慮，是不是可以把電線直接做成電池呢？這樣既可以充當(dāng)通電線路，也可以作為儲(chǔ)能的電池，這種二合一的方法在許多高科技產(chǎn)品的設(shè)計(jì)中也常常用到。

托馬斯立即被自己的這個(gè)“靈光一閃”的創(chuàng)意弄得激動(dòng)起來(lái)。他回到家里，立即為自己設(shè)想中的“電線電池”設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案。第二天一早，他就迫不及待地來(lái)到實(shí)驗(yàn)室，開始了這個(gè)新的課題的研究。他給輸送電流的銅線訂制了密布的納米晶須，外面套一根起保護(hù)作用的高分子套管。這些納米晶須的長(zhǎng)度只有頭發(fā)絲直徑的萬(wàn)分之一，肉眼難辨。在電子顯微鏡下，可以看到這些晶須像一層絨毛，密密麻麻地分布在高分子薄膜套管的內(nèi)表面。在充電模式下，當(dāng)有電流流經(jīng)銅線時(shí)，這些納米晶須就會(huì)“偷走”大部分電能存儲(chǔ)起來(lái)。在用電模式下，納米晶須又把電能“釋放”出來(lái)，通過銅線輸送給電器的用電器件。

這個(gè)過程描述起來(lái)似乎比較簡(jiǎn)單，但是完成起來(lái)相當(dāng)復(fù)雜。首先，是要選取合適的原料來(lái)制造納米晶須。其次，還要設(shè)計(jì)納米晶須的分布模式。最后，選擇哪種高分子套管也很有講究，要經(jīng)過數(shù)以千計(jì)的反復(fù)實(shí)驗(yàn)，才能不斷地提升儲(chǔ)能效果。研究結(jié)果還發(fā)現(xiàn)，單層納米晶須的儲(chǔ)能容量太低。因此，可以適當(dāng)增加套管的數(shù)量，但是也不能增加過多，過多會(huì)讓“電線電池”變得更加笨重，而單位體積的儲(chǔ)能量降低。

托馬斯說：“這項(xiàng)技術(shù)是非常令人興奮的。我每天都喜歡趕到實(shí)驗(yàn)室，然后看看下面會(huì)發(fā)生什么。有時(shí)候也會(huì)不盡如人意，但即便那樣，失敗會(huì)教給我們很多東西。我們正在一步一步地達(dá)成自己的最初愿望，還可能做得更好。”托馬斯表示，“電線電池”將大大增加“移動(dòng)用電”的使用時(shí)間，如果“電線電池”最終能夠上市，將會(huì)在許多領(lǐng)域引發(fā)大的變革。

或許在不久的將來(lái)，讓我們的手機(jī)、電腦等電器超薄且“續(xù)航時(shí)間”超長(zhǎng)，續(xù)航里程超過1 000公里的輕型電動(dòng)汽車也將不再是夢(mèng)想，各種航天器的發(fā)射成本也可大幅降低。如果“電線電池”真的研制成功并推廣了，我們的手機(jī)或平板電腦或許就能變成像卡片那么薄了。我們也不用擔(dān)心手機(jī)突然沒電了，“電線電池”可以讓我們一個(gè)月充一次電就夠了；當(dāng)手機(jī)提醒我們須要充電時(shí)，其實(shí)還可以用一兩天，我們不必著急找地方充電。那樣的使用體驗(yàn)該是多好啊！endprint