突破性技術:可將鋰電池充電效率與容量提升十倍
近期,美國西北大學的研究團隊表示,已經找到了突破目前鋰離子電池充(chong)電(dian)(dian)量(liang)和充(chong)電(dian)(dian)速度限制的方(fang)法。該新方(fang)法不僅讓充(chong)電(dian)(dian)量(liang)增加了十倍(bei),充(chong)電(dian)(dian)時間也只(zhi)需(xu)原來的十分之一。據悉,該項研究成果(guo)對手機、Pad、PC等許多電(dian)(dian)子(zi)產品影響深(shen)遠,尤其可以解決(jue)智能手機電(dian)(dian)池續航(hang)能力不足的軟肋(lei),為最(zui)終用戶(hu)提供更多便捷。相(xiang)關科學家表(biao)示(shi),這(zhe)項技術有望在三到五年內在市場量(liang)售。
引領電池技術發展方向
美國(guo)西北大學(xue)教(jiao)授Harold Kung與他的(de)(de)研究(jiu)(jiu)團隊指出,在充電效(xiao)率方面,該技(ji)術的(de)(de)關鍵在于鋰離(li)子(zi)在石墨烯層間的(de)(de)流動(dong)狀態――離(li)子(zi)在其中的(de)(de)流動(dong)速度(du)(du)直接影(ying)響到(dao)充電速度(du)(du)的(de)(de)快(kuai)(kuai)慢(man)。而為了(le)加速流動(dong)速度(du)(du),該團隊研究(jiu)(jiu)出改變(bian)石墨烯排列,使其成為數百萬(wan)個只(zhi)有10nm~20nm大小的(de)(de)蜂槽型柱狀體,制(zhi)造出更適(shi)合鋰離(li)子(zi)流動(dong)的(de)(de)“快(kuai)(kuai)速快(kuai)(kuai)捷(jie)方式”。也因為如此,該團隊實現(xian)將原來(lai)電池充電時間縮短到(dao)1/10的(de)(de)成績。
在充電容量方面,該團隊研究將小群的硅(Silicon)置入石墨烯層之間,達成提升電池內部鋰離子的密度的效果。歸功于石墨烯所提供高延展特性,這樣的技術突破也使聚集在電極附近鋰離子更多,也(ye)因此使因為硅(gui)(gui)(gui)膨(peng)脹所(suo)造成的(de)(de)老(lao)問題獲得解決。如此一來,這顆使用(yong)新(xin)技術的(de)(de)電池在完(wan)全充滿電之后(hou),使用(yong)時間將(jiang)可整整維持(chi)一周。“如今我們即將(jiang)在雙方(fang)面(mian)都(dou)得到最佳表現。”Kung表示(shi),因為硅(gui)(gui)(gui)技術的(de)(de)進步,業界獲得更高的(de)(de)蓄電密度,甚至就算硅(gui)(gui)(gui)團簇(Silicon Clusters)分離也(ye)不會造成硅(gui)(gui)(gui)的(de)(de)消失。
新技術仍需完善
不過此技術仍(reng)有(you)尚待改進之處(chu)――新電池(chi)會(hui)在充電150次(ci)后(hou),效(xiao)率急劇下(xia)滑。但Kung也指出增加電池(chi)的(de)充電保(bao)持(chi)(Charge Retention)能力將足以彌補這樣的(de)缺(que)點,“即使仍(reng)維持(chi)150次(ci)的(de)充電次(ci)數表現,但壽(shou)命也可達一年或更久,更別說電池(chi)在此之后(hou)仍(reng)擁有(you)現有(you)鋰(li)電池(chi)的(de)五倍(bei)效(xiao)率”。
另據悉,雖然該(gai)技(ji)術被認為是(shi)電池技(ji)術領(ling)域的(de)開(kai)創性重大突破,已將蓄電密度提高(gao)到了理論極限值的(de)八成左右,在(zai)工程上算是(shi)完(wan)美(mei)了,但目前該(gai)項目還需要大筆投資來量產。