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qftian

铁杆木虫 (职业作家)

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[交流] 新型硅纳米线电池研发成功

虽然笔记本电脑及其他电子设备的性能提升非常迅速，但其电池性能的改善却一直不温不火。美国斯坦福大学科学家最近发明了一种用纳米硅线制成的新型锂电池，该电池比传统充电电池的储电量提高了10倍。这一新技术理论上可使笔记本电脑的电池连续使用时间达到4天，电动汽车使用这样的电池可行驶上百公里。这一研究结果12月16日在线发表于《自然—纳米技术》（Nature Nanotechnology）杂志上。

该技术的关键在于提高电池阳极的储电量。当电池充电时，带正电的锂离子将吸附住电流中的电子，并移动到阳极。当电池放电时，锂离子放出原来吸附的电子，放出电能，并通过导电胶回到阴极。传统电池的阳极由非常薄的碳原子层组成，而储存一个锂离子需要六个碳原子。相比之下，硅的储电潜力巨大，因为一个硅原子就能储存四个锂离子。但是，当研究人员用硅薄层或硅离子制成电池阳极时，大量高速运动的锂原子会将阳极的硅击碎，甚至还会破坏硅原子与底层金属基底的联系，减弱其效力。

斯坦福大学材料学家崔毅（音译）发现，用须状硅线制成的电池阳极能大大改善这一状况。研究人员在不锈钢基底上培育了一大片硅纳米线，然后加入普通的电解液和电极制成简单的电池。在一系列实验中，硅纳米线不停地膨胀和收缩，但始终没有从基底脱落。研究人员称，主要原因在于纳米线的形状使硅原子点阵能沿着线迅速膨胀收缩，从而缓解了结构应变，使纳米线牢牢附着在金属基底上。崔毅研究小组发现，通过这种办法，硅阳极储存的电量比传统石墨阳极要高10倍。

美国麻省理工学院电池制造专家格布兰迪·锡德高度评价了这一研究结果。但他同时提出，要制造比传统电池储电量大10倍的锂电池，还需要一个同样能储存更多电荷的阴极。不过，因为硅纳米线阳极的重量和体积大大缩小，电池制造商将能在原有空间加入更多阴极材料来储存更多电荷。（来源：科技日报）

（《自然—纳米技术》（Nature Nanotechnology），doi:10.1038/nnano.2007.411，Candace K. Chan，Yi Cui）

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