新一代锂电池 充电加快40倍


  在伦斯勒理工学院(RPI:Rensselaer Polytechnic Institute)研究人员开发出一种新型材料,是由“纳米铲”(nanoscoops)制成,它可以提高小型锂离子电池充电速度40-60倍。锂离子分子在阳极和阴极之间的运动,从而产生电荷。

  此前,锂离子电池的阳极会被压缩、膨胀,受到磨损,如果充电很快的话就会这样,所以,电池设计的充电就像蜗牛速度。 纳米铲的专门设计,可以承受快速充电的压力,不会在压力下膨胀。

  如果升级的话,这种技术可能意味着可以减少充电等候时间,就是使电动汽车的车主减少等候。

  “笔记本电脑或手机充电只需几分钟,而不是一小时,听起来是很棒的,”尼克希尔·考拉特卡(Nikhil Koratkar)说,他是这项研究的合著者,也是伦斯勒理工学院的教授。

  他说:“使用纳米铲作为锂离子充电电池阳极,这是一个非常现实的前景。此外,这项技术可以升级,以满足电动汽车电池的日益增长的需要。”

  充电采用普通家用电源插座(110/120伏,15安培),日产 Leaf 可能需要长达20个小时充电。 2级充电站把这个速度降低到了可以忍受的8小时,但世界各地的科学家都在努力使这一时间更短。

  伦斯勒理工学院的研究人员似乎已经成功开发出纳米铲。 “如果你充放电(常规锂离子电池)非常缓慢,应力积聚就不是一个严重的问题,但如果你充放电太快,应力积聚瞬间形成,这就成为一个问题。慢慢地,电池就开始变得越来越不好用了,在某一天就会完全失效,”考拉特卡说,虽然他们测试技术使用的电池只有一个硬币大小,但他们认为这是可升级的。

  伦斯勒理工学院的新型纳米铲阳极的制备采用一层又一层的纳米材料,薄薄的铝涂层盖上一层硅。每一层都充当一层海绵,用以减轻下一层的压力,合在一起,它们就可减轻阳极充电时的压力。“纳米级的优点是结构非常柔韧,”考拉特卡说:“它们可以承受体积的变化,不会断裂和失效。”至于现在,纳米铲是微小的,测量值大约170纳米,它们需要做的出更大更长,以便用于更大的电池。

  这项研究的结果已有详细介绍,论文题为《实用张力缓冲纳米铲用于高功率锂离子电池阳极》,发表在周四出版的《纳米快报》(Nano Letters)期刊上。