2020-12-07
據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)8月31日?qǐng)?bào)道，美國(guó)科學(xué)家研制出了一種更輕便、充電速度更快的電池，可為宇航服甚至火星探測(cè)器供電，也可裝配于衛(wèi)星上。研究由美國(guó)國(guó)家航空航天局(NASA)資助，相關(guān)論文發(fā)表于近期出版的美國(guó)化學(xué)會(huì)期刊《應(yīng)用材料與界面》。
研究人員之一、克萊姆森大學(xué)科學(xué)家拉瑪克里斯納·波迪拉表示：“大多數(shù)衛(wèi)星主要從太陽(yáng)獲取能量，但衛(wèi)星也必須做到處于地球陰影下時(shí)仍能存儲(chǔ)能量，因此衛(wèi)星上配備的電池要盡可能輕，衛(wèi)星越重，任務(wù)成本越高。”
波迪拉團(tuán)隊(duì)用硅材料研制出了最新電池。硅可以包裹更多電荷，這意味著更多能量可以存儲(chǔ)在較輕的電池中。盡管科學(xué)家一直以來(lái)都非常重視硅的儲(chǔ)電能力，但硅在放電時(shí)會(huì)分解成較小碎片。鑒于此，波迪拉等人使用微小的硅“納米”顆粒來(lái)替代，這些顆粒可提高穩(wěn)定性并提供更長(zhǎng)的循環(huán)壽命。
研究人員先用名為“巴克紙”(Buckypaper)的碳納米管材料制成一層一層的結(jié)構(gòu)，然后將硅納米顆粒夾在中間——就像“三明治”一樣制造出了新型電池。
波迪拉說(shuō)，采用這種內(nèi)部結(jié)構(gòu)，即使硅顆粒破裂，它們也“仍在三明治中”。
研究人員表示：“獨(dú)立的碳納米管片使硅納米粒子彼此之間通過(guò)電相互連接。這些納米管形成了準(zhǔn)三維結(jié)構(gòu)，即使經(jīng)過(guò)500次循環(huán)，硅納米粒子也能簇?fù)碓谝黄?，并減輕了由于納米粒子破裂而產(chǎn)生的電阻。”
使用硅和其他納米材料制成的電池不僅可以提高容量，還可以更高的電流為電池充電，從而縮短充電時(shí)間。由于新電池使用納米管作為緩沖機(jī)制，因此，充電速度比當(dāng)前快4倍。此外，新電池“體重”輕，充電速度更快，效率大大提高，這對(duì)身著由電池供電宇航服的宇航員們來(lái)說(shuō)也更有利。
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