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纳米电池起步
在他的早期研究生涯中,崔屹就意识到了这种需求。1998年从中国科学技术大学本科毕业后,他先来到美国哈佛大学,后在加州大学伯克利分校完成博士学位,并在当时最前沿的纳米材料合成实验室从事博士后研究。当时纳米技术处于发展早期,研究人员还在努力寻找可靠的方法制造他们想要的材料,纳米技术的应用才刚有雏形。
在加州大学伯克利分校,崔屹与劳伦斯伯克利国家实验室(LBNL)的同事一起切磋。当时LBNL的负责人朱棣文(Steven Chu)正在推动实验室可再生能源技术的开发,以应对气候变化,其中包括开发更好的电池来存储清洁能源(2009年到2013年,朱棣文一直担任美国总统巴拉克?奥巴马政府的能源部长。)
“一开始,我并没有过多关注能源问题,以前也没有做过电池方面的研究。”崔屹说道。
但朱棣文和其他实验室同事的努力给了他很大震动,认识到了纳米科技有可能给电池带来新的出路。正如朱棣文所说的,纳米技术为电池领域带来了一个“新的起点”,研究人员不仅能在最小尺度下控制电池材料的化学成分,还能通过重新安排材料中的原子控制电池的化学反应。
来到斯坦福大学后,崔屹迅速开始了结合纳米技术与电池电化学的研究。
以锂离子充电电池为例,原则上,这些电池的结构原理很简单:两个电极由一层薄膜作为“分离器”分隔开,液体电解质可让离子在电极之间来回滑动。
电池充电时,锂离子从正极或阴极释放,阴极材料为锂合金,通常为钴酸锂或锂磷酸铁,释放的锂离子被吸引到带负电荷的电极(也叫阳极,阳极通常用石墨制成),并紧紧集聚在石墨的碳原子之间。来自外部的电源电压驱动着整个离子群大规模移动,从而达到存储电能的目的。
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