研究人員表明, 最近新發現的一組材料可以實現電池快速充電, 提高智能手機在幾分鐘內完全充電的可能性, 並加速了電動汽車和太陽能等主要清潔科技 (clean technologies, 環保科技) 的投入應用.
電池充電的速度部分取決於正電粒子 (稱為鋰離子) 向負電極移動的速度, 正電粒子之後儲存在負電極處. 限制我們製造出快速充電的 '超級' 電池的一大因素便是鋰離子在陶瓷介質中的移動速度.
一種可能的解決方案是通過使用納米粒子來縮小每種物質材料. 但是納米粒子的造價非常昂貴並且製作工藝複雜. 因此, 科學家們一直在尋找替代性材料來規避這一問題.
目前, 劍橋大學的研究人員已識別到一組被稱作是 '鈮鎢氧化物' 的材料, 通過這一材料, 鋰離子可以實現超高速移動, 意味著可以實現電池快速充電.
該研究發佈於《自然》雜誌, 其第一作者KentGriffith說, '鈮鎢氧化物有著本質上的不同. ' 這種材料於1965年被首次發現, 具有剛性的, 開放的結構, 並且有著比其他常用電池材料更大的粒子尺寸.
為了測量鋰離子在這些非同一般的介質中的運動, 研究人員使用類似於MRI掃描器中發現的技術. 他們發現, 鋰離子在這些材料中的移動速度要比傳統陶瓷電極材料快幾百倍.
這些替代材料的另一優點在於便宜且易於製造. Griffith說: '這些氧化物易於製造, 不需要額外的化學品或溶劑. '
優化的電池可以革新電動汽車以及太陽能格網儲存這兩大環保技術.
這一研究的署名Clare Grey表示, 下一步要做的就是優化這一材料在整個電池中的使用, 該電池可以在電動汽車所需的時間和裡數內迴圈使用. Clare補充道, '舉例來說, 人們在車站就能對電動公交車進行快速充電. '
倫敦大學學院電化學工程教授Dan Brett雖然並未參與這項工作, 但是仍然對這一發現表示了極大的讚賞, '這一發現是激動人心的, 尤其是它對電池性能所做的改觀' , 他說, '這項工作的真正聰明之處還在於可以洞察一種測量機制, 得以測量鋰離子通過這一物質所達到的移動速度. '
Brett最後補充道: '該技術還將進一步優化這些材料, 因此, 我們可以期待, 在未來, [電池]功率, 能量和壽命都將得到新的改善. '
