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| 科學(xué)家開(kāi)發(fā)出性能優(yōu)異的“沙基鋰離子電池” |
| 來(lái)源：中國粉體技術(shù)網(wǎng) 更新時(shí)間：2014-08-12 10:49:58 瀏覽次數： |
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 美國加州大學(xué)河濱分校的科學(xué)家日前開(kāi)發(fā)出一種新型鋰離子電池，其性能和使用壽命比普通鋰離子電池高出三倍以上。更讓人稱(chēng)奇的是，制造這種電池所需的主要原料既不是什么“高大上”的石墨烯，也不是什么稀有珍貴的化合物，而是普通得不能再普通的沙子。研究人員稱(chēng)，新技術(shù)有望打破目前智能手機等電子產(chǎn)品所面臨的電池瓶頸，讓一天一充成為歷史。相關(guān)論文發(fā)表在《科學(xué)報告》雜志上。
物理學(xué)家組織網(wǎng)報道稱(chēng)，發(fā)明這種電池的是一位名叫扎卡里·費沃斯的年輕人，正在加州大學(xué)河濱分校攻讀研究生。費沃斯稱(chēng)，他是半年前在加州圣克萊門(mén)特的一處海灘邊沖浪時(shí)，萌生用沙子制造電池這一靈感的。他的主要研究方向是為個(gè)人電子產(chǎn)品和電動(dòng)汽車(chē)開(kāi)發(fā)出性能更好的鋰離子電池，當時(shí)正在為新型電池尋找理想的陽(yáng)極材料。
目前絕大多數的鋰離子電池都采用石墨作為陽(yáng)極，但是隨著(zhù)科技的進(jìn)步，石墨作為陽(yáng)極的潛能幾乎已經(jīng)被開(kāi)發(fā)殆盡。不少科學(xué)家都開(kāi)始尋找更好的替代材料，其中納米尺度的硅就是重要的一種。但隨后人們發(fā)現，傳統方法制造出的納米硅極易發(fā)生降解，且難以大規模生產(chǎn)，無(wú)法滿(mǎn)足電池商業(yè)化生產(chǎn)的需要。
費沃斯希望由石英和二氧化硅構成的沙子能幫助他解決這兩個(gè)難題。他將沙子帶回了實(shí)驗室，將它們研磨成納米尺度大小，隨后又進(jìn)行了一系列純化步驟，這些沙子逐漸從棕色變?yōu)榱嗣髁恋陌咨?，就像綿白糖一樣。而后，他又將鹽和鎂以同樣的方法進(jìn)行研磨，再將這三種物質(zhì)混合起來(lái)進(jìn)行加熱。在加熱的過(guò)程中鹽和鎂能夠幫助石英去除氧，得到純納米硅。而讓他驚喜的是，與傳統工藝生產(chǎn)出的純硅不同，這種純納米硅具有海綿一樣的3D多孔結構，且極為穩定。這種多孔結構已經(jīng)被證明是提高納米硅電池性能的關(guān)鍵。
實(shí)驗顯示，用這種納米硅電極制成的新型電池可將目前電動(dòng)汽車(chē)的預期壽命提高至少三倍以上。而如將其用于智能手機電池，則有望將一天一充變成三天一充。目前，費沃斯和他的團隊正在試圖用沙子生產(chǎn)出更多的納米硅，并計劃為手機等移動(dòng)電子設備制造出體積更小容量更大的電池。
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