纳米电池的最新技术

美国科学家开发出一种具有三维纳米结构电极的电池，可以在几秒钟内完成充放电，快速充放电不会影响电池的能量密度。最新成果有望彻底改变电池的设计方法。

伊利诺伊大学香槟分校材料科学与工程教授保罗·鲍文(Paul Bowen)和新迪硕士研究生、博士后研究员张惠刚将薄膜包裹成三维纳米结构电极，使其可以获得更大的有效体积和电流。演示结果表明，使用该电极的电池可以在几秒钟内快速充放电，效率是块状电极电池的100倍。这意味着当它用在电动汽车上时，它充电所需的时间可能与在加油站加油所需的时间相同；更重要的是，快速充放电对电池的能量密度没有影响(在一定空间或质量物质中储存能量的大小，要解决的问题是电动车一次充电能跑多远)。

鲍恩说:“这种快速充放电的新型电池除了汽车领域外，还可用于医疗设备、激光和军事领域。”

科学家先在一个表面上包覆微小的球体，然后将球体紧密包裹成网格状结构，球体与球体外围之间的空隙用金属填充；然后将球体熔化，得到类似海绵的三维支架；然后通过电解刻蚀三维支架表面，使海绵结构中的微孔扩大，制成开放的框架结构。最后，在框架上涂覆活性材料膜。

研究人员指出:“结果，我们得到了一种性能优异的电极结构，这种电极结构彼此之间几乎没有联系，因此锂离子可以快速移动；活性材料膜还能使锂离子快速扩散；同时，金属材料使其导电性更强。"

鲍文说:“最新的研究与任何具体的电池类型无关，而是一种新的电池设计范式，利用三维结构来增强电池的性能。”

这项研究得到了美国陆军研究实验室和美国能源部的支持。