鉅大LARGE | 點擊量：2632次 | 2018年06月08日
新型鋰電池自行修復
伊利諾斯大學（UniversityofIllinois）的科學家相信，他們偶然獲得了一項突破，最終可能促成開發一種鋰離子電池，這種電池就像人體的某些部分，實際上可以自行修復本身的損傷。
研究人員采取措施，更深入地了解可充電的鋰離子電池，這種電池用于一些日常用的物品，比如手機，筆記本電腦和數碼相機，他們發現，這些電池往往會退化，隨著時間的推移就會這樣。
斯科特?懷特（ScottWhite）是伊利諾伊大學的材料工程師，他說：“有許多不同類型的退化會發生，修復這種退化可以幫助我們制備更持久的電池?！睉烟芈暦Q，鋰離子電池的陽極充電時會膨脹，放電周期就會收縮，這種陽極最終會出現裂縫，而且經過一段時間，就會導致電池失效。
經過廣泛的測試，伊利諾斯大學的科學家發現，植入微小的自我修復型聚合物，就植入石墨陽極，撕開并釋放銦鎵砷化物（indiumgalliumarsenide），這種化合物是一種液體金屬合金，這樣，那些微觀裂縫在陽極中就可被填滿，從而恢復電流，這樣就修復了鋰離子電池，并有可能延長其使用壽命。
損壞的電池，或者會有短路發生在組成部分之間，這就可能出事故，而不僅僅是縮短使用壽命。失去控制的電流我們已經知道會形成發熱點，并引起熊熊烈火。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
“這不是一個普遍的現象，但是當它發生的時候，后果就嚴重了，”懷特說。電池火災已促使筆記本電腦召回，戴爾和惠普都發生過，美國交通部提出了更嚴格的規則，以規范貨運飛機運輸大批量鋰離子電池。
為了防止這種類型的故障，懷特開發了第二種類型的微型球，制備采用的是固體聚乙烯（polyethylene），這是一種便宜和廣泛使用的塑料。少量的這種微型球嵌入陽極和其他電池組件，功能上就可以作為一種安全的保險開關。如果溫度在電池內部上升，超過105°C，這種微型球就會融化，進入薄層的絕緣材料，切斷電流，防止火災。
“我們已經測試了這一點，用的是實際電池，”懷特說，他的研究是由美國能源部資助。“效果很好?！彼f，這種安全特性有益于市場上新興的電動汽車。
“鋰離子電池將繼續成為實用的技術，在未來10至15年都會用于電動汽車，”克里斯汀?佩爾松（KristinPersson）說，他是加利福尼亞州（California）勞倫斯伯克利國家實驗室（LawrenceBerkeleyNationalLaboratory）的，他正在尋求一種新的電池材料，不僅具有更好的能量存儲，而且也可以避免傳統電池的一些缺陷。他說：“至少需要那么長的時間來開發新的材料?！?/p>
一直以來，手機電池技術的發展便落后于手機技術。智能手機已經達到令人吃驚的先進程度，而電池卻相對比較古老。隨著美國伊利諾斯州大學的科學家研制出一種超級微電池，這種落后從此成為過去。這種微電池的功率是鋰電池的1000倍，理論上充電所需時間不到一秒鐘。
伊利諾斯州大學科學家研制的新型微電池功率是當前鋰電池的1000倍，為未來研制充電時間不到一秒的智能手機鋪平了道路。研究領導人威廉-金表示：“這是一種全新的電池，將改變人們對電池的認知。這種電池的輸出功率超過任何人的想象。最近幾十年，電子元件的尺寸越來越小，電腦的思考用元件也越來越小，而電池技術卻一直被落在后面。微技術將改變這一切。采用微技術的電池先進程度將與其他元件不相上下?！?/p>
一直以來，用戶不得不在功率和電量之間做出選擇。對于需要很大功率的用電設備，例如遠距離傳送無線電信號，電容器雖然能夠快速釋放電量，但只能存儲少量電量；對于需要很多電量的用電設備，例如長時間播放收音機，燃料電池和其他電池雖然能夠容納很多電量，但需要很長時間充電。
研究論文第一作者、伊利諾斯州大學的研究生詹姆斯-皮庫爾表示：“我們總是要做出犧牲。如果希望獲得較多的電量，你就不能獲得較高的功率；如果希望獲得較高的功率，就很難獲得較多的電量。對于一些非常有趣的電器，尤其是現代電器，你需要做到二者兼得。這也是我門研制新型電池的出發點。我們打造的電量存儲設計是此前未曾有的?！?/p>
新型微電池的結構不同于傳統電池，能夠做到高電量和高功率二者兼得。研究人員對這種電池的結構進行調整，在功率和電量之間實現更好的平衡?？茖W家表示新型微電池的高性能要歸功于內部的三維微結構。與所有電池一樣，新型微電池擁有兩個基本組件，即陽極和陰極。
新型微電池采用伊利諾斯州大學教授保羅-布勞恩設計的新型快速充電陰極。金和皮庫爾研發了與之相對應的陽極以及一種在微尺度下將二者集合在一起的方式，讓最后研制的電池擁有極高的性能。對于需要較高功率的用電設備，這種電池能夠讓傳感器或者無線電信號的有效工作距離達到此前的30倍，體積縮小30倍。
新型微電池的充電速度是其他電池技術的1000倍。理論上說，一部信用卡厚度的手機所需充電時間不到一秒鐘。除了消費型電子設備外，醫學設備、激光器、傳感器以及其他用電設備都能因為這項電池技術實現飛躍。金說：“一直以來，所有電氣設備都受到電池尺寸的限制。想象一下，私人醫學設備和植入物——當前使用的電池都是大塊頭——采用微小的電子元件和電線?，F在，電池的尺寸也可以變得非常微小?！?/p>
目前，研究人員正試圖將新型電池與其他電子元件集合在一起，同時降低生產成本。皮庫爾表示：“我們現在可以跳出盒子思考。這是一種新型技術，而不是此前技術的改進。它打破了電源的正常模式，允許我們設計全新的設備?！?/p>
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