研究人员表明, 最近新发现的一组材料可以实现电池快速充电, 提高智能手机在几分钟内完全充电的可能性, 并加速了电动汽车和太阳能等主要清洁科技 (clean technologies, 环保科技) 的投入应用.
电池充电的速度部分取决于正电粒子 (称为锂离子) 向负电极移动的速度, 正电粒子之后储存在负电极处. 限制我们制造出快速充电的 '超级' 电池的一大因素便是锂离子在陶瓷介质中的移动速度.
一种可能的解决方案是通过使用纳米粒子来缩小每种物质材料. 但是纳米粒子的造价非常昂贵并且制作工艺复杂. 因此, 科学家们一直在寻找替代性材料来规避这一问题.
目前, 剑桥大学的研究人员已识别到一组被称作是 '铌钨氧化物' 的材料, 通过这一材料, 锂离子可以实现超高速移动, 意味着可以实现电池快速充电.
该研究发布于《自然》杂志, 其第一作者KentGriffith说, '铌钨氧化物有着本质上的不同. ' 这种材料于1965年被首次发现, 具有刚性的, 开放的结构, 并且有着比其他常用电池材料更大的粒子尺寸.
为了测量锂离子在这些非同一般的介质中的运动, 研究人员使用类似于MRI扫描仪中发现的技术. 他们发现, 锂离子在这些材料中的移动速度要比传统陶瓷电极材料快几百倍.
这些替代材料的另一优点在于便宜且易于制造. Griffith说: '这些氧化物易于制造, 不需要额外的化学品或溶剂. '
优化的电池可以革新电动汽车以及太阳能格网储存这两大环保技术.
这一研究的署名Clare Grey表示, 下一步要做的就是优化这一材料在整个电池中的使用, 该电池可以在电动汽车所需的时间和里数内循环使用. Clare补充道, '举例来说, 人们在车站就能对电动公交车进行快速充电. '
伦敦大学学院电化学工程教授Dan Brett虽然并未参与这项工作, 但是仍然对这一发现表示了极大的赞赏, '这一发现是激动人心的, 尤其是它对电池性能所做的改观' , 他说, '这项工作的真正聪明之处还在于可以洞察一种测量机制, 得以测量锂离子通过这一物质所达到的移动速度. '
Brett最后补充道: '该技术还将进一步优化这些材料, 因此, 我们可以期待, 在未来, [电池]功率, 能量和寿命都将得到新的改善. '
