美研制新穎結構電極：電池充電縮短至十分鐘

美國加州大學(xué)河濱分校伯恩斯工程學(xué)院兩位研究人員Mihri和Cengiz Ozkan。

北京時(shí)間6月19日消息，據國外媒體報道，美國加州大學(xué)河濱分校伯恩斯工程學(xué)院科研人員近日研制出一種用硅材料裝飾的錐形碳納米管立體集成結構，用于鋰離子電池電極之上，該結構可以將便攜式電子設備的充電時(shí)間從數小時(shí)縮短到十分鐘之內。

鋰離子電池是一種用于便攜式電子設備或電動(dòng)交通工具之上的可充電電池。但是，這種電池目前仍然存在一些問(wèn)題。電動(dòng)交通工具所攜帶的電池的重量往往占了整個(gè)車(chē)身重量的很大比例，而便攜式電子設備上的電池大小也很難再進(jìn)一步縮減。而硅是一種優(yōu)質(zhì)的電極材料，引起了人們的更多關(guān)注，因為這種材料的電極總充電容量比基于商業(yè)石墨的鋰離子電池電極要高10倍以上。如果用硅材料電極代替常用的石墨電極，可能將電池總容量提高63%左右，而且電池大小會(huì )更小，重量會(huì )輕40%左右。

美國加州大學(xué)河濱分校伯恩斯工程學(xué)院研究人員近日在《Small》雜志之上發(fā)表最新研究成果，詳細介紹了鋰離子電池電極的硅材料裝飾錐形碳納米管立體集成結構，以及該結構的化學(xué)蒸鍍和感應耦合等離子體處理等研制過(guò)程。經(jīng)測試，基于這種新穎結構的鋰離子電池具有較高的可逆容量和良好的周波穩定性，而這種結構即使在較高的充電放電速率下，也表現出優(yōu)異的電氣穩定性和不可逆性，充電速度幾乎比傳統的石墨電極要快近16倍。

研究人員認為，這種結構的電極充電放電的速度超快主要有兩個(gè)原因。第一個(gè)原因是，銅箔覆蓋的石墨烯與碳納米管的無(wú)縫連接提高了材料的活性，可以在電極系統中促進(jìn)充電過(guò)程和熱量傳導。第二個(gè)原因是，錐形結構可以為電解液快速進(jìn)入電極提供了貫通渠道，這樣就可以提高充電效率和性能。