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雖然筆記本電腦及其他電子設(shè)備的性能提升非常迅速，但其電池性能的改善卻一直不溫不火。美國(guó)斯坦福大學(xué)科學(xué)家最近發(fā)明了一種用納米硅線制成的新型鋰電池，該電池比傳統(tǒng)充電電池的儲(chǔ)電量提高了10倍。這一新技術(shù)理論上可使筆記本電腦的電池連續(xù)使用時(shí)間達(dá)到4天，電動(dòng)汽車(chē)使用這樣的電池可行駛上百公里。這一研究結(jié)果12月16日在線發(fā)表于《自然—納米技術(shù)》（Nature Nanotechnology）雜志上。

 

該技術(shù)的關(guān)鍵在于提高電池陽(yáng)極的儲(chǔ)電量。當(dāng)電池充電時(shí)，帶正電的鋰離子將吸附住電流中的電子，并移動(dòng)到陽(yáng)極。當(dāng)電池放電時(shí)，鋰離子放出原來(lái)吸附的電子，放出電能，并通過(guò)導(dǎo)電膠回到陰極。傳統(tǒng)電池的陽(yáng)極由非常薄的碳原子層組成，而儲(chǔ)存一個(gè)鋰離子需要六個(gè)碳原子。相比之下，硅的儲(chǔ)電潛力巨大，因?yàn)橐粋�(gè)硅原子就能儲(chǔ)存四個(gè)鋰離子。但是，當(dāng)研究人員用硅薄層或硅離子制成電池陽(yáng)極時(shí)，大量高速運(yùn)動(dòng)的鋰原子會(huì)將陽(yáng)極的硅擊碎，甚至還會(huì)破壞硅原子與底層金屬基底的聯(lián)系，減弱其效力。

 

斯坦福大學(xué)材料學(xué)家崔毅（音譯）發(fā)現(xiàn)，用須狀硅線制成的電池陽(yáng)極能大大改善這一狀況。研究人員在不銹鋼基底上培育了一大片硅納米線，然后加入普通的電解液和電極制成簡(jiǎn)單的電池。在一系列實(shí)驗(yàn)中，硅納米線不停地膨脹和收縮，但始終沒(méi)有從基底脫落。研究人員稱(chēng)，主要原因在于納米線的形狀使硅原子點(diǎn)陣能沿著線迅速膨脹收縮，從而緩解了結(jié)構(gòu)應(yīng)變，使納米線牢牢附著在金屬基底上。崔毅研究小組發(fā)現(xiàn)，通過(guò)這種辦法，硅陽(yáng)極儲(chǔ)存的電量比傳統(tǒng)石墨陽(yáng)極要高10倍。

 

美國(guó)麻省理工學(xué)院電池制造專(zhuān)家格布蘭迪·錫德高度評(píng)價(jià)了這一研究結(jié)果。但他同時(shí)提出，要制造比傳統(tǒng)電池儲(chǔ)電量大10倍的鋰電池，還需要一個(gè)同樣能儲(chǔ)存更多電荷的陰極。不過(guò)，因?yàn)楣杓{米線陽(yáng)極的重量和體積大大縮小，電池制造商將能在原有空間加入更多陰極材料來(lái)儲(chǔ)存更多電荷。（來(lái)源：科技日?qǐng)?bào)）