普渡大學制成銻納米鏈電極 可新增電池容量并縮短充電時間

據(jù)外媒報道，手機、電腦或電動汽車中電池壽命的長短取決于電池負極材料中可以存儲多少鋰離子。如果電池中的鋰離子被耗盡，就無法產(chǎn)生電流來驅(qū)動設(shè)備，因而設(shè)備就無法使用。

但是，現(xiàn)在具備較高鋰離子存儲能力的材料要么太重，要么形狀不合適，都無法代替目前電池中使用的電極材料–石墨。

現(xiàn)在，普渡大學（PurdueUniversity）的科學家和工程師們推出一種方法，能夠?qū)㈦姌O材料重新組合，設(shè)計新電極，從而延長電池壽命，使電池更穩(wěn)定，并且縮短充電時間。

該項研究創(chuàng)造了一種網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，稱為“納米鏈”（nanochain），由銻構(gòu)成。據(jù)報道，銻是一種能夠增強鋰離子電池充電能力的金屬。研究人員將此類納米鏈電極與石墨電極進行比較，發(fā)現(xiàn)當配備納米鏈電極、硬幣大小的電池只充30分鐘電時，在100次充放電循環(huán)后，其鋰離子容量是配備石墨電極電池的兩倍。

有些商用電池已經(jīng)開始使用類似于金屬銻負極的碳——金屬復合材料作為電極，但是由于此種材料會吸收鋰離子，因而與石墨電極相比，會膨脹到三倍大，導致此類電池在充電時成為一種安全隱患。

普渡大學的科學家通過使用化合物–還原劑和成核劑，將小的銻顆粒連接成納米鏈形狀，以容納膨脹空間。研究小組采用的特殊還原劑–氨硼烷，在納米鏈內(nèi)部創(chuàng)造空隙，從而允許一定的膨脹并防止電極失效。

研究小組將氨硼烷應用于幾種不同的銻化合物中，發(fā)現(xiàn)只有氨化銻產(chǎn)生了納米鏈結(jié)構(gòu)，而且該納米鏈結(jié)構(gòu)讓電池的鋰離子容量在至少100次的充放電循環(huán)后仍保持穩(wěn)定。

研究人員表示，此種電池設(shè)計還可以用于尺寸更大的電池，該團隊計劃下一步將在軟包電池中進行測試。或許未來，可以研發(fā)出適用于電動汽車的電池。