由斯坦福大學領導的一個國際研究小組開發(fā)了可充電電池，其可儲存的電量是目前市售電池的6倍。

8月25日發(fā)表在《自然》雜志上的一篇新論文中詳細介紹了這一進展，它可以加速可充電電池的使用，并使電池研究人員更接近于實現(xiàn)其領域的兩個最高目標：創(chuàng)造一種高性能的可充電電池，它可以使手機每周只需充電一次，而電動汽車的行駛距離可以達到之前的6倍。

一種由原型可充電電池供電的LED燈，該電池使用斯坦福大學研究人員最近開發(fā)的鈉-氯化學物質(zhì)。：朱廣州

由斯坦福大學化學教授戴宏杰和博士研究生朱冠洲領導的研究小組開發(fā)的所謂堿金屬氯電池，依賴于氯化鈉（Na/Cl2）或氯化鈉的來回化學轉(zhuǎn)化。氯化鋰(Li/Cl2)到氯。

當電子從可充電電池的一側(cè)移動到另一側(cè)時，充電會將化學物質(zhì)恢復到其原始狀態(tài)以等待再次使用。不可充電電池沒有這樣的運氣。一旦排干，它們的化學作用就無法恢復。

“可充電電池有點像搖椅。它會朝一個方向傾斜，但當你加電時又會搖擺不定，”戴解釋說：“我們這里有一把高搖椅。”

至今還沒有人研制出高性能可充電鈉-氯或鋰-氯電池的原因是氯的反應性太強，難以高效地轉(zhuǎn)化回氯化物。在少數(shù)其他人能夠?qū)崿F(xiàn)一定程度的可充電性的情況下，電池性能被證明很差。

事實上，戴和朱根本沒有打算制造可充電的鈉和鋰氯電池，而只是為了使用亞硫酰氯改進現(xiàn)有的電池技術(shù)。這種化學物質(zhì)是鋰亞硫酰氯電池的主要成分之一，鋰亞硫酰氯電池是1970年代首次發(fā)明的一種流行的一次性電池。

但在他們早期的一項涉及氯和氯化鈉的實驗中，斯坦福大學的研究人員注意到，一種化學物質(zhì)向另一種化學物質(zhì)的轉(zhuǎn)化以某種方式穩(wěn)定下來，從而產(chǎn)生了一些可充電性。

“我不認為這是可能的，”戴說：“我們至少花了一年時間才真正意識到發(fā)生了什么。”

在接下來的幾年里，該團隊闡明了可逆化學物質(zhì)，并通過對電池正極的許多不同材料進行試驗，尋找提高其效率的方法。當他們使用來自國立中正大學的合作者李元耀教授和他的學生戴洪俊教授的先進多孔碳材料形成電極時，取得了重大突破。碳材料具有納米球結(jié)構(gòu)，充滿許多超細孔。

在實踐中，這些空心球就像一塊海綿，吸收了大量原本敏感的氯分子，并將它們儲存起來，以便稍后在微孔內(nèi)轉(zhuǎn)化為鹽。

“當電池充電時，氯分子被困在碳納米球的微孔中并受到保護，”朱解釋說：“然后，當電池需要排空或放電時，我們可以將電池放電并將氯轉(zhuǎn)化為NaCl——食鹽——并在多次循環(huán)中重復這個過程。我們目前最多可以循環(huán)200次，但仍有改進的空間.”

結(jié)果是朝著電池設計的黃銅環(huán)邁進了一步——高能量密度。迄今為止，研究人員已經(jīng)實現(xiàn)了每克正極材料1,200毫安時，而如今商用鋰離子電池的容量高達每克200毫安時。

“我們的容量至少高出六倍，”朱說。

研究人員設想他們的電池有一天會用于頻繁充電不切實際或不可取的情況，例如衛(wèi)星或遠程傳感器。許多其他可用的衛(wèi)星現(xiàn)在都漂浮在軌道上，由于電池沒電而過時了。配備長壽命可充電電池的未來衛(wèi)星可以配備太陽能充電器，從而多次擴展其實用性。

不過就目前而言，他們開發(fā)的工作原型可能仍適用于小型日常電子產(chǎn)品，如助聽器或遙控器。對于消費電子產(chǎn)品或電動汽車，在設計電池結(jié)構(gòu)、增加能量密度、擴大電池規(guī)模和增加循環(huán)次數(shù)方面還有很多工作要做。