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Crabtree表示,这类电池,就像最近在纳米技术方面的其他进展一样,在十年前还是完全不可能的事情。尽管过去15年来,这个领域已经已经有了很大进步,但直到最近才刚刚在电池蓄能上得到应用。这为电池世界的变革打开了一道门。
这是显微镜中的画面:几百万个纳米孔挤在一个邮票大小的电池中。(图片:马里兰大学ANFLAB实验室)
推动电池技术更好的发展
这项技术所蕴含的利益是巨大的。电动汽车和再生能源被誉为气候变化的解决之道。它们需要价格更便宜、性能更出色的电池,才能够获得广泛的应用。而公用事业也依赖于间歇性能源,风能和太阳能是其电力的主要来源,它们需要后备电力供应。
因此,这项科技竞赛在校园、创业公司积极展开,甚至连通用电气、IBM和丰田这样的巨头企业也参与进来。它们要制造一种电池,能够取得重大突破,而不是锂电池那样的渐进式提高。行业领袖在20世纪70年代就开发出了锂电池,并在20年后将其市场化。
部分研究者得到美国能源部提供的资金。他们努力开发和改进了几种通过化学反应产生电力的电池。大多数电池都有三个基本组成部分:电解液提供电子,阳极释放电子,而阴极接受电子。
根据纳米级的材料和结构,科学家试图在分子级层面上确认最佳的尺寸。
例如,去年南加利福尼亚大学研究者研发出一种新型锂离子电池,用多孔硅纳米颗粒取代了传统的石墨阳极。这个由周崇武(Chongwu Zhou)带领的团队表示,比起石墨材质电池,他们的电池可以存储三倍多的电能,而且十分钟内就能完成充电。
马里兰大学纳米中心的管理者、工程学教授Gary Rubloff表示:“纳米化是获得高能量之路。关于怎样制造电池,纳米级电池展示出了多种不同的替代方案。”
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