科学家通过新材料找到一种能将容量增至三倍的电池设计

据外媒报道，近日，来自俄罗斯的科学家们通过对一种新型材料的实验找到了一种能拥有大量具有前景的性能优势--尤其是能提供目前解决方案的三倍容量--的电池设计。这一突破来自于镂空纳米球取代电池电极的材料，这样做的好处是设备不仅能保持更多的电荷而且能在相当长的一段时间内保持稳定。

从智能手机到笔记本电脑再到电动汽车，锂离子电池都是用石墨作为负极来供电的。阳极则是科学家寻求提高电池性能的关键焦点。

对于俄罗斯国立科技大学(MISIS)的研究人员来说，这意味着探索可能提供更高效率的石墨阳极替代品。研究人员通过一种叫做超声波喷雾热解技术，特殊金属的离子通过超声波变成雾状，然后水在高温下蒸发，于是就此创造出了具有中空多孔结构的微球。

在将这些电池被集成到锂电池中作为阳极后，研究小组进过测试观察到性能上的一些好处。这种新型材料不仅能使电池的容量达到传统锂离子电池的几倍，并且在1000次充电循环中，负极的空心化的特性也得到了很好的保留。这可以缓冲充电过程中发生的容积变化以此来帮助电池在相当长的使用寿命中保持稳定。

研究作者Evgeny Kolesnikov说道：“我们提取的多孔纳米微球(成分为Cu0.4Zn0.6Fe2O4)用作负极材料，其容量是市场上现有电池的三倍。”此外，与其他有前景的石墨替代品相比，它允许充放电循环次数增加5倍。这种改进是由于特殊的纳米结构和所用元素的组合产生的协同效应而实现的。”

跟以往这类研究一样，将受控实验室环境下的这些有前景的实验结果转化为可以为智能手机供电三天的电池远非易事。但对于下一代电池来说，如此高的容量和出色的循环稳定性是非常可取的特性，因此这项研究为该领域的科学家探索开辟了另一条有前景的途径。