斯坦福大學(xué)的研究人員制造了可存儲(chǔ)六倍電量的可充電電池

由斯坦福大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)國際研究小組開發(fā)了可充電電池，其可儲(chǔ)存的電量是目前市售電池的 6 倍。

8 月 25 日發(fā)表在《自然》雜志上的一篇新論文中詳細(xì)介紹了這一進(jìn)展，它可以加速可充電電池的使用，并使電池研究人員更接近于實(shí)現(xiàn)其領(lǐng)域的兩個(gè)最高目標(biāo)：創(chuàng)造一種高性能的可充電電池，它可以使手機(jī)每周只需充電一次，而無需充電即可行駛六倍的日常和電動(dòng)汽車。

由斯坦福大學(xué)化學(xué)教授戴宏杰和博士生朱冠洲領(lǐng)導(dǎo)的一組研究人員開發(fā)的所謂堿金屬氯電池，依賴于氯化鈉或氯化鋰向氯的來回化學(xué)轉(zhuǎn)化。他們創(chuàng)造了一個(gè)工作原型鈉金屬氯紐扣電池作為概念證明。

當(dāng)電子從可充電電池的一側(cè)移動(dòng)到另一側(cè)時(shí)，充電會(huì)將化學(xué)物質(zhì)恢復(fù)到其原始狀態(tài)以等待再次使用。不可充電電池沒有這樣的運(yùn)氣。一旦排干，它們的化學(xué)作用就無法恢復(fù)。

“可充電電池有點(diǎn)像搖椅。它會(huì)朝一個(gè)方向傾斜，但當(dāng)你加電時(shí)會(huì)反彈，”戴解釋說。“我們這里有一把高搖椅。”

意外發(fā)現(xiàn)

至今還沒有人研制出高性能可充電鈉-氯或鋰-氯電池的原因是氯的反應(yīng)性太強(qiáng)，難以高效地轉(zhuǎn)化回氯化物。在少數(shù)其他人能夠?qū)崿F(xiàn)一定程度的可充電性的情況下，電池性能被證明很差。

事實(shí)上，戴和朱根本沒有打算制造可充電的鈉和鋰氯電池，而只是為了使用亞硫酰氯改進(jìn)現(xiàn)有的電池技術(shù)。這種化學(xué)物質(zhì)是鋰亞硫酰氯電池的主要成分之一，鋰亞硫酰氯電池是 1970 年代首次發(fā)明的一種流行的一次性電池。

但在他們早期的一項(xiàng)涉及氯和氯化鈉的實(shí)驗(yàn)中，斯坦福大學(xué)的研究人員注意到，一種化學(xué)物質(zhì)向另一種化學(xué)物質(zhì)的轉(zhuǎn)化以某種方式穩(wěn)定下來，從而產(chǎn)生了一些可充電性。“我不認(rèn)為這是可能的，”戴說。“我們至少花了一年時(shí)間才真正意識(shí)到發(fā)生了什么。”

在接下來的幾年里，該團(tuán)隊(duì)闡明了可逆化學(xué)物質(zhì)，并通過對電池正極的許多不同材料進(jìn)行試驗(yàn)，尋找提高其效率的方法。當(dāng)他們使用來自國立中正大學(xué)的合作者李元耀教授和他的學(xué)生戴洪俊教授的先進(jìn)多孔碳材料形成電極時(shí)，取得了重大突破。碳材料具有納米球結(jié)構(gòu)，充滿許多超細(xì)孔。在實(shí)踐中，這些空心球就像一塊海綿，吸收了大量原本敏感的氯分子，并將它們儲(chǔ)存起來，以便稍后在微孔內(nèi)轉(zhuǎn)化為鹽。

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