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新穎結構電極能讓電池充電時間大大縮短

新穎結構電極能讓電池充電時間大大縮短

發布日期:2014-06-24 20:29 來源: 點擊:

  據國外媒體報道,美國加州大學河濱分校伯恩斯工程學院科研人員近日研制出一種用矽材料裝飾的錐形碳納米管立體集成結構,用于锂離子電池電極之上,該結構可以將便攜式電子設備的充電時間從數小時縮短到十分鍾之內。

  锂離子電池是一種用于便攜式電子設備或電動交通工具之上的可充電電池。但是,這種電池目前仍然存在一些問題。電動交通工具所攜帶的電池的重量往往占了整個車身重量的很大比例,而便攜式電子設備上的電池大小也很難再進一步縮減。而矽是一種優質的電極材料,引起了人們的更多關注,因爲這種材料的電極總充電容量比基于商業石墨的锂離子電池電極要高10倍以上。如果用矽材料電極代替常用的石墨電極,可能將電池總容量提高63%左右,而且電池大小會更小,重量會輕40%左右。

  美國加州大學河濱分校伯恩斯工程學院研究人員近日在《Small》雜志之上發表最新研究成果,詳細介紹了锂離子電池電極的矽材料裝飾錐形碳納米管立體集成結構,以及該結構的化學蒸鍍和感應耦合等離子體處理等研制過程。經測試,基于這種新穎結構的锂離子電池具有較高的可逆容量和良好的周波穩定性,而這種結構即使在較高的充電放電速率下,也表現出優異的電氣穩定性和不可逆性,充電速度幾乎比傳統的石墨電極要快近16倍。

  研究人員認爲,這種結構的電極充電放電的速度超快主要有兩個原因。第一個原因是,銅箔覆蓋的石墨烯與碳納米管的無縫連接提高了材料的活性,可以在電極系統中促進充電過程和熱量傳導。第二個原因是,錐形結構可以爲電解液快速進入電極提供了貫通渠道,這樣就可以提高充電效率和性能。

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