手機(jī)電池不經(jīng)用一直是困擾我們的問(wèn)題，最近美國(guó)西北大學(xué)一個(gè)工程師團(tuán)隊(duì)研制了一種可反復(fù)充電的鋰離子電極電池，竟能夠在短短15分鐘內(nèi)充完電并能夠持續(xù)用上一周！這種技術(shù)不僅令充電速度提高了10倍，還能讓電池容量增大10倍。

研究者們主要是結(jié)合兩種化學(xué)技術(shù)，突破了兩個(gè)主要的難題：儲(chǔ)電量和充電次數(shù)。除了用于手機(jī)和ipod，這種新技術(shù)還有望用于發(fā)明出效能高、體積小的電動(dòng)汽車電池。研究者們說(shuō)，在未來(lái)3-5年內(nèi)，這種電池就可能推向市場(chǎng)。目前關(guān)于這項(xiàng)發(fā)明的論文已發(fā)表在《高級(jí)能量材料》期刊上。美國(guó)能源部的能源前沿研究中心也正在支持這一研究。

鋰離子充電是通過(guò)鋰離子在電池內(nèi)正極和負(fù)極兩端之間傳送產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)來(lái)完成的，當(dāng)電池內(nèi)的能量被使用時(shí)，鋰離子就會(huì)通過(guò)電解液，從正極游向負(fù)極。當(dāng)電池在充電時(shí)，它們又會(huì)向相反的方向游動(dòng)。研究人員發(fā)現(xiàn)，電池的充電速度實(shí)際上受碳層結(jié)構(gòu)的阻礙：碳層是非常地薄的，只有一個(gè)碳原子直徑的厚度，但是碳層邊緣至中心的距離卻比較長(zhǎng)。充電時(shí)，鋰離子必須先沿著碳層的邊緣游動(dòng)才能進(jìn)入碳層中間。正是由于這個(gè)過(guò)程需時(shí)過(guò)長(zhǎng)，一部分鋰離子可能會(huì)因?yàn)椤敖煌ㄗ枞倍鴾粼谔紝舆吘墸猿潆姇r(shí)間才會(huì)更久。

研究團(tuán)隊(duì)嘗試用硅取代碳。因?yàn)楣枘苋菁{更多的鋰原子：每個(gè)硅原子能容納4個(gè)鋰原子。然而，硅在充電的過(guò)程中會(huì)膨脹擴(kuò)大，迅速分裂后導(dǎo)致電量流失。他們又嘗試將硅穩(wěn)定住，以此保持最大儲(chǔ)電量，再將硅夾在碳層中間，這樣就能利用硅的靈活性，讓電極中鋰原子的容量增大。

研究人員說(shuō)：“加入硅了以后，電池能量密度增大，并且由于硅的膨脹特性，也大大減少碳層中能量的流失。”他們還利用化學(xué)氧化過(guò)程，在碳層中打了一個(gè)幾乎微不可見(jiàn)的小孔，命名為“平面間隙”，這樣就為鋰離子進(jìn)入正極開(kāi)辟出一條“捷徑”，使電池的充電時(shí)間縮短了10倍以上。論文的主要作者哈羅德·H·孔說(shuō)：“哪怕一年內(nèi)充電150次以上或是做更多的操作，這種電池仍然比目前市面上的鋰電池能量高出5倍以上。”

但目前這項(xiàng)研究完全是針對(duì)電池正極的，研究者們之后還將著手研究負(fù)極，以進(jìn)一步提高電池的效率。他們還對(duì)正在發(fā)展中的電解液系統(tǒng)學(xué)科進(jìn)行研究，希望使電池能在高溫環(huán)境中自動(dòng)停止工作。