美研制新穎結(jié)構(gòu)電極：電池充電縮短至十分鐘

美國加州大學(xué)河濱分校伯恩斯工程學(xué)院兩位研究人員Mihri和Cengiz Ozkan。

北京時(shí)間6月19日消息，據(jù)國外媒體報(bào)道，美國加州大學(xué)河濱分校伯恩斯工程學(xué)院科研人員近日研制出一種用硅材料裝飾的錐形碳納米管立體集成結(jié)構(gòu)，用于鋰離子電池電極之上，該結(jié)構(gòu)可以將便攜式電子設(shè)備的充電時(shí)間從數(shù)小時(shí)縮短到十分鐘之內(nèi)。

鋰離子電池是一種用于便攜式電子設(shè)備或電動(dòng)交通工具之上的可充電電池。但是，這種電池目前仍然存在一些問題。電動(dòng)交通工具所攜帶的電池的重量往往占了整個(gè)車身重量的很大比例，而便攜式電子設(shè)備上的電池大小也很難再進(jìn)一步縮減。而硅是一種優(yōu)質(zhì)的電極材料，引起了人們的更多關(guān)注，因?yàn)檫@種材料的電極總充電容量比基于商業(yè)石墨的鋰離子電池電極要高10倍以上。如果用硅材料電極代替常用的石墨電極，可能將電池總?cè)萘刻岣?3%左右，而且電池大小會(huì)更小，重量會(huì)輕40%左右。

美國加州大學(xué)河濱分校伯恩斯工程學(xué)院研究人員近日在《Small》雜志之上發(fā)表最新研究成果，詳細(xì)介紹了鋰離子電池電極的硅材料裝飾錐形碳納米管立體集成結(jié)構(gòu)，以及該結(jié)構(gòu)的化學(xué)蒸鍍和感應(yīng)耦合等離子體處理等研制過程。經(jīng)測試，基于這種新穎結(jié)構(gòu)的鋰離子電池具有較高的可逆容量和良好的周波穩(wěn)定性，而這種結(jié)構(gòu)即使在較高的充電放電速率下，也表現(xiàn)出優(yōu)異的電氣穩(wěn)定性和不可逆性，充電速度幾乎比傳統(tǒng)的石墨電極要快近16倍。

研究人員認(rèn)為，這種結(jié)構(gòu)的電極充電放電的速度超快主要有兩個(gè)原因。第一個(gè)原因是，銅箔覆蓋的石墨烯與碳納米管的無縫連接提高了材料的活性，可以在電極系統(tǒng)中促進(jìn)充電過程和熱量傳導(dǎo)。第二個(gè)原因是，錐形結(jié)構(gòu)可以為電解液快速進(jìn)入電極提供了貫通渠道，這樣就可以提高充電效率和性能。