科學(xué)家們發(fā)明了“下一代金屬電池”，這種電池的續(xù)航時(shí)間是以往的兩倍，充電速度也比以往任何時(shí)候都快。

研究人員使用三維交聯(lián)聚合物海綿制作了這種電池。

科學(xué)家們說(shuō)，這種新型電池可能比標(biāo)準(zhǔn)鋰電池安全得多。標(biāo)準(zhǔn)鋰電池存在“根本性問(wèn)題”，會(huì)導(dǎo)致電池突然爆炸起火。

賓夕法尼亞州立大學(xué)(PennStateUniversity)機(jī)械工程教授、牽頭研究的DonghaiWang說(shuō)，這個(gè)項(xiàng)目旨在開發(fā)下一代金屬電池。

“鋰金屬已經(jīng)在電池中試用了幾十年，但有一些根本性問(wèn)題阻礙了它們的發(fā)展。”

電池最簡(jiǎn)單的形式是由三部分組成:正極、負(fù)極和電解質(zhì)。

當(dāng)電池充電時(shí)，鋰離子從正極被提取出來(lái)，通過(guò)晶體結(jié)構(gòu)和電解質(zhì)到達(dá)負(fù)極，并儲(chǔ)存在那里。

這個(gè)過(guò)程發(fā)生得越快，電池充電的速度就越快。

然而，當(dāng)鋰離子電池快速充電時(shí)——就像電動(dòng)汽車一樣——它們就會(huì)形成針狀結(jié)構(gòu)。

這些針頭減少了電池的生命周期，并可能導(dǎo)致安全問(wèn)題——包括火災(zāi)或爆炸。

Wang博士說(shuō):“我們的方法是在金屬鋰界面上使用一種聚合物。”

該材料作為多孔海綿，不僅促進(jìn)離子轉(zhuǎn)移，而且抑制惡化。

如何給電池充電?

電池最簡(jiǎn)單的形式是由三部分組成:正極、負(fù)極和電解質(zhì)。

當(dāng)電池充電時(shí)，鋰離子從正極被提取出來(lái)，通過(guò)晶體結(jié)構(gòu)和電解質(zhì)到達(dá)負(fù)極，并儲(chǔ)存在那里。

這個(gè)過(guò)程發(fā)生得越快，電池充電的速度就越快。電池的材料可以嚴(yán)格限制這個(gè)速率。

石墨是一種常用的負(fù)極材料，因?yàn)樗芎芎玫匚照x子，并且具有很高的能量密度。

在尋找新的電極材料的過(guò)程中，研究人員通常會(huì)設(shè)法使這些微粒變小。

然而，用納米粒子制造一個(gè)實(shí)用的電池是很困難的，因?yàn)樗鼤?huì)與電解液產(chǎn)生大量不必要的化學(xué)反應(yīng)，所以電池壽命不會(huì)太長(zhǎng)，而且制造成本也很高。

他說(shuō)，這使得金屬鍍層沒(méi)有枝晶，即使在低溫和快速充電條件下也是如此。

研究人員稱，這項(xiàng)工作的實(shí)際應(yīng)用可能使更強(qiáng)大、更穩(wěn)定的金屬電池技術(shù)成為日常生活不可或缺的一部分。

Wang博士說(shuō):“在電動(dòng)汽車中，它可以在需要充電之前增加行駛里程數(shù)百英里。”

“它還可能讓智能手機(jī)的電池壽命更長(zhǎng)。”

“我們希望推動(dòng)這些技術(shù)向前發(fā)展。有了這項(xiàng)工作，我相信我們可以將這些鋰金屬電池的生命周期延長(zhǎng)一倍。”

關(guān)于新一代電池的研發(fā)努力一直在進(jìn)行中。近日，據(jù)報(bào)道，韓國(guó)三家電池制造商，LG化學(xué)、三星SDI和SKInnovation，將聯(lián)手開發(fā)電池核心技術(shù)。

11月12日，三家企業(yè)簽署了關(guān)于建立電池基金的諒解備忘錄，將利用約合人民幣6.16億元建立基金，用于保障下一代電池技術(shù)安全。

該基金或?qū)⒂诿髂暌患径韧瓿苫I備，三家公司將共同投資研發(fā)項(xiàng)目，計(jì)劃在固態(tài)電池、鋰金屬電池和鋰硫電池領(lǐng)域進(jìn)行研發(fā)，在支持下一代電池材料、工藝和設(shè)備開發(fā)的同時(shí)，進(jìn)一步加速核心技術(shù)的早期商業(yè)化。