美研制新颖结构电极：电池充电缩短至十分钟

美国加州大学河滨分校伯恩斯工程学院两位研究人员Mihri和Cengiz Ozkan。

北京时间6月19日消息，据国外媒体报道，美国加州大学河滨分校伯恩斯工程学院科研人员近日研制出一种用硅材料装饰的锥形碳纳米管立体集成结构，用于锂离子电池电极之上，该结构可以将便携式电子设备的充电时间从数小时缩短到十分钟之内。

锂离子电池是一种用于便携式电子设备或电动交通工具之上的可充电电池。但是，这种电池目前仍然存在一些问题。电动交通工具所携带的电池的重量往往占了整个车身重量的很大比例，而便携式电子设备上的电池大小也很难再进一步缩减。而硅是一种优质的电极材料，引起了人们的更多关注，因为这种材料的电极总充电容量比基于商业石墨的锂离子电池电极要高10倍以上。如果用硅材料电极代替常用的石墨电极，可能将电池总容量提高63%左右，而且电池大小会更小，重量会轻40%左右。

美国加州大学河滨分校伯恩斯工程学院研究人员近日在《Small》杂志之上发表最新研究成果，详细介绍了锂离子电池电极的硅材料装饰锥形碳纳米管立体集成结构，以及该结构的化学蒸镀和感应耦合等离子体处理等研制过程。经测试，基于这种新颖结构的锂离子电池具有较高的可逆容量和良好的周波稳定性，而这种结构即使在较高的充电放电速率下，也表现出优异的电气稳定性和不可逆性，充电速度几乎比传统的石墨电极要快近16倍。

研究人员认为，这种结构的电极充电放电的速度超快主要有两个原因。第一个原因是，铜箔覆盖的石墨烯与碳纳米管的无缝连接提高了材料的活性，可以在电极系统中促进充电过程和热量传导。第二个原因是，锥形结构可以为电解液快速进入电极提供了贯通渠道，这样就可以提高充电效率和性能。