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据physorg.com2007年12月18日报道,斯坦福大学研究人员发现一种利用硅纳米线彻底改造支持笔记本电脑,iPod,摄影机,手机及其他无数设备的可充电锂离子电池的新方法。
材料学和工程学助理教授崔毅(音译)领导的研究人员开发的新型锂离子电池的电量是现有此类电池的十倍。现在一台笔记本电脑使用该新型电池可运行20小时,这使许多忙碌的商务旅行人士受益匪浅。
崔毅说:“这不是一个小小的进步,而是一次革命性发展。”
12月16日《自然纳米技术》刊登了由崔毅与其化学专业研究生坎迪斯.陈和其他五名研究人员共同撰写的题为《使用硅纳米线的高性能锂电子正极》的论文,文中阐述了这一技术突破。
大大扩充的电池储存容量可能会引起电动车 制造商的注意。崔毅指出锂离子电池同时还可以用于家庭或办公室的电量(由屋顶太阳能板产生)储存中。
崔毅说:“鉴于市场成熟的基础建设,这项新技术可以很快推入现实生活。”
锂离子电池的电量存储能力受电池正极含锂量的限制,通常电池正极由碳制成。硅比碳具有更高的含锂容量,但同时也存在一个缺陷。电池中的硅在充电中随着吸收带电锂原子而膨胀,接着在使用过程中(比如打开iPod)锂原子从硅中释放出来,硅开始缩小。这一膨胀和收缩循环通常会导致硅(常常是微粒或薄膜状)变成粉末,降低电池性能。
崔毅研发的锂离子电池利用纳米技术解决了这一问题。锂被储存在直径仅有一张纸厚度千分之一的微小硅纳米线丛中。当这些硅纳米线吸收锂后会膨胀至正常大小的四倍,但不同于其它硅形状,他们不会破裂。
对电池中使用硅的研究始于三十年前。陈解释到:“人们有点放弃是因为存储量不够大,循环周期也不够长。这仅仅是因为他们使用的硅的形状。硅太大无法承受容积变化。”
在实验中,陈在一块不锈钢底板上制造硅纳米线,以便提供极佳的电路连接。崔毅说:“当坎迪斯告诉我这种方法奏效时我简直不敢相信。”
崔毅称他们已经提出专利申请,正在考虑成立一个公司或与电池制造商合作。崔毅表示制造纳米线电池需要“一或两个不同的步骤,但这个过程肯定会形成规模。”
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