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美国伊利诺大学研发出容量比锂电池高2000倍新充电电池

更新时间:2013-04-18 15:14:09 点击: 编辑:锂辉电池

 行动装置日趋轻薄化,但电池技术的瓶颈却迟迟未能突破,进而限制了行动装置的进一步发展。现在这个问题似乎有解了。传统充电电池是由正极发出电子,由负极接收电子,当电池通电时,电子便会开始往流动。但充电电池中的电解质会阻碍电子直接从正极流动到负极。美国伊利诺大学研究团队已开发出3D架构的微型充电电池,不仅体积缩小30倍,还提供比既有充电电池技术高2,000倍的电力,未来将可应用于消费性电子产品与汽车中。

 
此创新技术微型充电电池除了体积小、电力强,更惊人的是,由于此超强电力电池比其它电池小了30倍,因此充电时间比现有电池技术快1,000倍。这颗号称全球最强电力的充电电池不仅没有以往必须在续航力与电力之间做选择的问题,而且尺寸只有几厘米大。此外,只要改变架构,就能将充电电池设计最佳化,以达到更高电力与续航力。美国伊利诺大学研究团队预期此创新充电电池技术将可缩减30%的装置体积,并可让无线电讯号传送距离高30倍。不过要装在超轻薄手机还要等一阵子。
 
美国伊利诺大学研究团队透过微型架构将正负极连接起来,让每个电极都有相互交错的小触角可伸展至其它电极,如此一来,尽管电池容积非常小,也可以有极大的表面积,而且充电电池的两半部能紧密相邻,缩短了锂离子与电子的移动距离。也因为距离缩短了,因此电力传输更快。
 
充电电池芯的部分是采用美国伊利诺大学另一个研究团队开发的技术,让电池充电速度能比传统锂电池(Li-on)与镍氢(NiMH)电池快。此技术是用聚苯乙烯(polystyrene)小球形成晶格,然后用金属填满空隙与架构周围缝隙。这些小球溶解后,会留下3D金属支架,以便于其上加入镍锡合金,形成正极,并用锰氧化物形成负极。最后再将加入此构造的玻璃表面浸入加热到摄氏300度的液体中。这是非常可靠而且可以重复使用的技术,不过若要大量制造,将需要极大的空间。但是基本上这个技术可以不断扩充与升级,最终将可满足电子设备与车用需求。尽管这是充电电池产业的一大创新,但目前研究团队仍无法克服安全问题。
 
剑桥大学Clare Grey教授认为微型充电电池阵列不够坚固,而且因为阵列内没有使用任何短电路,因此将会增加扩充成本。牛津大学Peter Edwards教授虽然肯定这项技术的发展,但仍质疑电池制造的可行度、开发更简单的架构与电池安全性等问题。Edwards最在意的是微型充电电池是否会像氧化锂钴电池一样,有自燃问题。
 
美国伊利诺大学承认目前的电解液仍是可燃性液体,因此安全性的确是个问题。尽管目前测试阶段仅使用少量的电解液,大幅降低爆炸风险,但未来若要加大体积,将会是迫切需要解决的问题。不过,美国伊利诺大学将尽速改用较安全的高分子电解质,以提高现阶段的安全性。King希望此充电电池技术能于2013年底前应用于电子设备的供电器。

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