克萊姆森大學(xué)(Clemson University)科學(xué)家進行的激動人心的研究可能導(dǎo)致產(chǎn)生更輕便，充電速度更快的電池，這些電池適合為宇航服甚至火星探測器供電。這項研究是由美國國家航空航天局(NASA)資助的，最近在一篇題為“具有快速擴散，高容量，高倍率能力和長循環(huán)壽命的三維硅陽極”的文章中進行了報道，該文章發(fā)表在《美國化學(xué)學(xué)會》雜志的《應(yīng)用材料與界面》上。。其作者包括Shailendra Chiluwal，Nawraj Sapkota，Apparao M. Rao和Ramakrishna Podila，他們都是克萊姆森納米材料研究所(CNI)的一部分。

科學(xué)學(xué)院物理與天文學(xué)系的助理教授波迪拉(Podila)說，革命性的新型電池很快就可以用于美國衛(wèi)星。

波迪拉說：“大多數(shù)衛(wèi)星主要從太陽獲取能量。” “但是衛(wèi)星必須能夠在它們處于地球陰影下時存儲能量。我們必須使電池盡可能輕，因為衛(wèi)星的重量越大，其任務(wù)成本就越高。”

Podila說，要了解該小組的突破，您可以將鋰離子電池中的石墨陽極形象化為一副紙牌，其中每張紙牌代表一層石墨，該石墨層用于存儲電荷直至需要用電。波迪拉說，問題在于“石墨不能儲存很多電荷”。

克萊姆森團隊選擇使用硅，硅可以包裝更多的電荷，這意味著更多的能量可以存儲在較輕的電池中。盡管科學(xué)家一直以來都非常重視儲電硅的高容量，但這種材料在充電和放電時會分解成較小的碎片。團隊提出的解決方案涉及使用微小的硅“納米”顆粒，這些顆?？商岣叻€(wěn)定性并提供更長的使用壽命。新型電池不是用石墨制成的一副紙牌，而是使用了一種名為Buckypaper的碳納米管材料層，硅納米顆粒夾在中間。

Podila說，采用這種內(nèi)部包裝，即使硅顆粒破裂，它們也“仍在三明治中”。

CNI的研究生，該研究的第一作者Shailendra Chiluwal說：“獨立的碳納米管片使硅納米粒子彼此電連接。” 這些納米管形成了準三維結(jié)構(gòu)，即使經(jīng)過500次循環(huán)，也將硅納米粒子保持在一起，并減輕了由于納米粒子破裂而產(chǎn)生的電阻。”

使用由硅和其他納米材料制成的電池不僅可以提高容量，還可以以更高的電流為電池充電，從而可以縮短充電時間。誰知道手機在通話過程中就死掉了，這是電池技術(shù)的一項重要功能。

更快的充電速度是可能的，因為新電池還使用納米管作為緩沖機制，從而可以以比當(dāng)前可能的速度快四倍的速度充電。

充電速度更快，效率大大提高的較輕電池，不僅對身穿電池供電服的宇航員大有裨益，而且對必須將宇航員送往目的地的科學(xué)家和工程師來說也是一個福音。

CNI的負責(zé)人和NASA資助的主要研究人員Rao說：“鋰離子電池中的硅作為陽極是該領(lǐng)域研究人員的“圣杯”。饒還表示，新電池很快就會進入電動汽車。

研究的相應(yīng)作者，美國宇航局贈款共同研究人員波迪拉說：“我們的下一個目標是與行業(yè)合作伙伴合作，將基于實驗室的技術(shù)轉(zhuǎn)化為市場。” “我們感謝美國宇航局和南卡羅來納州的EPSCoR授予開展此類項目的獎項，這些項目將對太空飛行任務(wù)和全球能源格局產(chǎn)生持久影響。”