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美科学家研制三维纳米电池 充放电只需几秒

电池是现代电子工具的重要部件，也是一大短板。它的主要缺陷是：不能像超级电容器那普宁样快速充电，性能会随时间而降低。据美国物理学家组织10月9道，现在，美国科学家研制出了拥有三维纳米结构电极的电池，充放电可在几秒内完成，而且快速充放电不会影响电池的能量密度。最新成果有望彻底改变电池的设计方法。

伊利诺伊大学厄巴纳—香槟分校材料科学和工程教授保尔 保恩同硕士生于新迪(音译)、博士后研究员张惠刚(音译)一起，将一个薄膜包裹成三维纳米结构的电极，让其能获得较大的有效容积和电流。演示结果表明，拥有这种电极的电池能在几秒钟内快速地充电和放电，效率是块状电极电池的100倍。这意味着，当将其用于电动汽车内时，其充电所需的时间可能和在加油站加油一样;更重要的是，快速充放电对电池的能量密度(在一定空间或质量物质中储存能量的大小，要解决的是电动车充一次电能跑多远的问题)毫无影响。

保恩表示：“这种能快速充放电的新电池除了能在汽车领域大展拳脚外，也可以用于医药设备、激光器内和军事领域。”

科学家们首先将细小的圆球涂在一个表面上，随后将圆球紧紧包裹成一个格状的结构，圆球之间的空隙和圆球四周都填满金属;接着将圆球熔化，得到一个类似海绵的三维支架;然驱动装置后用电解法对三维支架的表面进行蚀刻，从而让海绵结构内的微孔增大，制造出了一个开放的框男鞋架结构，最后再将活性物质薄膜涂在该框架上。

研究人员指出：“结果，我们得到了一个性能优异的电极结构，其相互之间的联系很少，因此锂离子能快速移动活性物质薄膜也使锂离子能很快扩散;同时，金属材料让其导电性更好。”

保恩说：“最新研究与任何特定的电池类型无关，而是一种新的电池设计范式——用三维结构来增强电池的性突破材料设计、批量制备、制备技术集成等方面的关键技术能。”

这项研究获得了美国陆军研究何必大费周章去改造万能机呢？冲击实验机目前分胶片胶卷自动和半自动两种实验室和美国能源部的支持。

今年年初，张惠刚等人在《自然 纳米技术》杂志上指出，他们研发出了一济南试金压剪试验机电液伺服作动器种让电池快速充电的新方法，适用于锂离子和镍基电池。该方法着眼于减少离子到达电极间距离。结果显示，以镍氢电池为例，电极能在2.7秒内充满75%的电容量;20秒内充到90%，这一速度经过100次充放电循环后仍维持稳定。一个全尺寸的锂电池的电极能在1分钟充到75%;2分钟内充到90%。