美科学家利用“微孔”提升锂电池“实力”

据外媒报道，西北大学的一个研究团队最近宣布，他们可以通过技术提高锂离子电池的性能，不仅充电速度更快，而且电池维护时间更长，功率更充足。

据报道，该小组在国际期刊《先进能源材料》上发表了一篇题为《用于锂离子电池的平面空位能高功率硅-石墨烯复合电极》的论文，该论文专注于能源相关材料。

该团队自信地表示，使用这项技术为手机、电脑和其他电池充电，充电速度是目前其他电池的10倍，只需要15分钟，但电量可以持续一周左右。即使经过150次充电，或使用一年以上甚至更长时间，电池效率仍比当今市场上的锂离子电池高出五倍。团队负责人、西北大学麦考密克工程与应用科学学院教授哈罗德博士说。

哈罗德说，锂离子的密度和活性是这项技术的关键，我们已经找到了一种方法来容纳更多的离子并加速它们的活性，从而改变电池的整体效率。

事实上，锂离子电池的充电主要在电池的两端之间传输，即在正极和负极之间传输。目前，在锂电池中，多层碳基石墨烯片主要用于阴极制备，每六个碳原子中只能容纳一个锂原子。因此，该团队试图用硅取代碳，因为每个硅原子可以容纳四个锂原子，但在充电过程中，硅剧烈膨胀和收缩，这将导致开裂和充电能力的快速丧失。

为了稳定硅，研究团队将硅簇夹在柔性石墨烯片之间，这间接地使更多的锂原子留在电极上，然后利用柔性石墨烯的特性来适应硅在充电过程中的体积变化。即使硅簇最终断裂，这些柔性石墨烯片也大大减少了硅膨胀和收缩造成的容量损失。

此外，充电电流速度是控制电池充电时间的主要原因。然而，由于石墨烯片非常薄，锂离子在从正极移动到负极的过程中“拥挤”，速度有限，充电时间自然较长。对此，研究团队利用化学氧化工艺在石墨烯片上戳出了数千个10-20纳米的微孔，使锂离子可以通过偷工减料快速到达负极，从而大大缩短了充电时间。

Harold估计，这项技术拓宽了未来锂电池的发展道路，这项科技可以应用于从手机到电动汽车的所有领域。哈罗德说：“我确信这项技术将在未来3-5年内出现在市场上。”。

（编辑/王伟祖）据外媒报道，西北大学的一个研究团队最近宣布，他们可以通过技术提高锂离子电池的性能，不仅充电速度更快，而且电池维护时间更长，电量更充足。

据报道，该小组在国际期刊《先进能源材料》上发表了一篇题为《用于锂离子电池的平面空位能高功率硅-石墨烯复合电极》的论文，该论文专注于能源相关材料。

该团队自信地表示，使用这项技术为手机、电脑和其他电池充电，充电速度是目前其他电池的10倍，只需要15分钟，但电量可以持续一周左右。即使经过150次充电，或使用一年以上甚至更长时间，电池效率仍比当今市场上的锂离子电池高出五倍。团队负责人、西北大学麦考密克工程与应用科学学院教授哈罗德博士说。

哈罗德说，锂离子的密度和活性是这项技术的关键，我们已经找到了一种方法来容纳更多的离子并加速它们的活性，从而改变电池的整体效率。

事实上，锂离子电池的充电主要在电池的两端之间传输，即正极和负极之间……

颂诗目前，在锂电池中，多层碳基石墨烯片主要用于阴极制备，每六个碳原子中只能容纳一个锂原子。因此，该团队试图用硅取代碳，因为每个硅原子可以容纳四个锂原子，但在充电过程中，硅剧烈膨胀和收缩，这将导致开裂和充电能力的快速丧失。

为了稳定硅，研究团队将硅簇夹在柔性石墨烯片之间，这间接地使更多的锂原子留在电极上，然后利用柔性石墨烯的特性来适应硅在充电过程中的体积变化。即使硅簇最终断裂，这些柔性石墨烯片也大大减少了硅膨胀和收缩造成的容量损失。

此外，充电电流速度是控制电池充电时间的主要原因。然而，由于石墨烯片非常薄，锂离子在从正极移动到负极的过程中“拥挤”，速度有限，充电时间自然较长。对此，研究团队利用化学氧化工艺在石墨烯片上戳出了数千个10-20纳米的微孔，使锂离子可以通过偷工减料快速到达负极，从而大大缩短了充电时间。

Harold估计，这项技术拓宽了未来锂电池的发展道路，这项科技可以应用于从手机到电动汽车的所有领域。哈罗德说：“我确信这项技术将在未来3-5年内出现在市场上。”。

（编辑/王伟祖）

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