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研究人员利用硅纳米线改造锂离子电池 充电能力提升10倍 |
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| http://cn.newmaker.com
12/20/2007 5:38:00 PM
中国科技信息网
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据physorg网站2007年12月18日报道，斯坦福大学的研究人啼发现一种利用硅纳米线来重新改造可充电锂离子电池的新方法。锂离子电池广泛应用于笔记本电脑、iPods、摄影机、电话和其它数不胜数的设备。
材料科学和工程学副教授易崔领导的研究小组开发出的新型锂离子电池的电量是现有锂离子电池的十倍。现在一个笔记本电池可使用两小时时间，使用新型电池后可开机20小时。跨洋旅行的商业人士将受益。崔说，“这并不是一个小小的进步，而是一次具有革新意义的技术进步。”
崔和他的化学专业研究生坎迪斯.昌及五名研究人员共同撰写了题为“使用硅纳米线制造的高性能锂电子正极”的论文。该论文发表在了《自然纳米技术》杂志12月16日版中，对这一技术突破进行了详细阐述。
大幅提升锂离子电池的电量储存容量可能会吸引电动汽车制造商的注意。崔指出锂离子电池同时还可以用于家庭或办公室屋顶太阳能电池板的电量储存。崔说，“利用硅作为锂离子电池的基本材料，这一项新技术可能会使生活节奏变得更快。”
锂离子电池的储电容量受电池正极吸收锂量的限制，通常电池正极都是由碳制造的。硅比碳具有更高的吸收锂容量，但同时也存在一个缺陷。电池中硅在充电过程中吸收正电锂原子后膨胀，然后在使用期间（比如当你打开iPod播放器时）锂原子从硅中排放出来，硅开始缩小。这一膨胀和收缩循环通常会引起硅（常常是粒子或薄片状）变成粉末，从而降低电池性能。
崔的锂离子电池利用纳米技术克服了这一问题。将锂储存在微小硅纳米线丛中。硅纳米线每条直径仅有一张纸的千分之一。当这些硅纳米线吸收锂后会膨胀四倍。但是不像其它硅形状，他们不会破碎。
在电池中使用硅的研究开始于三十年前。昌解释到，“人们放弃硅是因为其储存电量不够高，生命周期也不够长。这仅仅是因为硅的形状所决定。以前所使用的硅形状太大了而无法承受容积变化。当使用硅纳米线后，我们仅仅只是将这些硅纳米线放在一起。”
在实验中昌在一个不锈钢底板上制造硅纳米线，以便提供一个很好的电路连接。崔说，“当坎迪斯告诉我这种方法起作用后我太吃惊了。”
崔称他们已经为此技术申请专利。他正在考虑组建一个公司或与电池制造商签署协议。他称制造纳米线电池需要“一或两个不同的步骤，但是制造过程可以被调整好。该过程已被充分理解。”
英文原文链接参见：http://www.physorg.com/news117212815.html
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