利用小小纳米线 化学家创造出超强容量的电池技术

材料牛注：大家可能都会有这样的体会，那就是手机或者电脑的电池在一段时间的使用后会越来越不“耐用”，用稍微专业一点的话来说就是电池的容量下降了，在电子时代，这是个绕不开的问题，直到最近加州大学欧文分校的科学家们制作超强容量电池的出现。

加州大学欧文分校（UCI）的化学家Reginald Penner（如图所示）和博士生Mya Le Thai已经开发出了一种基于纳米线的技术，能够使锂离子电池的充电次数达到数十万，而电池容量不出现下降。

这种可充电几十万次的基于纳米线的电池材料，让我们朝永不更换电池的时代又前进了一大步。这项突破性的工作将会让商用电池的寿命大大延长，造福于电脑，智能手机，家用电器和汽车等相关行业。

科学家们一直都在寻求一种能在电池中使用的纳米线。这种纳米线的尺寸只是人类头发丝的几千分之一，而且导电性好，有很大的表面积可供电子的存储和传输。然而，这些细丝是极其脆弱的，不能在反复充、放电的循环中保持性能的稳定。在典型的锂离子电池中，纳米线使用后会发生膨胀，并逐渐变脆，最终导致破裂。

面对这一问题，UCI的研究人员首先在电池二氧化锰外壳上涂敷一层金纳米线，接着用一层类似有机玻璃的凝胶电解质来包裹。这样结合起来结构十分可靠而且故障性低。该项研究负责人，UCI的博士生Mya Le Thai对电池进行了一系列测试，在超过三个月的时间内循环测试电极高达20万次后，并没有检测到任何电池容量的损失，也没有出现任何纳米线的断裂情况。

UCI化学系主任Penner说，“Mya在细线上涂了一个非常薄的凝胶层。她发现仅仅使用这种凝胶层，就可以让电池循环使用几十万次而不让性能出现衰减。”他还补充说，“这太不可思议了，因为这类产品在重复充电5000次或6000次，最多7000次以后，就会衰减地特别快。”

研究人员认为这种结构，增加了电池中金属氧化物的塑性，并让它更加灵活，能够防止开裂。Thai说，“该涂层电极能够更好地保持它的形状，使其成为一个更可靠的选择。这研究也表明，一个基于纳米线电池的电池电极能够拥有超长寿命，而且我们也可以让这类电池成为现实”。

这项研究结果发表在近期美国化学学会的Energy Letters上。

原文参考地址：Chemists create battery technology with off-the-charts charging capacity.

感谢材料人编辑部尉谷雨提供素材。