美國科學(xué)家研制出一種具有革命性的手機(jī)電池,與充電時(shí)間需要幾個(gè)小時(shí)的普通電池相比,這種電池只需10秒便可完成充電過程。
科學(xué)家表示,新電池的充電速度是傳統(tǒng)電池的100倍,2~3年內(nèi)便可用在手機(jī)、筆記本電腦、iPod、數(shù)碼攝像機(jī)和照相機(jī)上。此外,同樣的技術(shù)也可大大縮短電動(dòng)汽車的充電時(shí)間,能夠與傳統(tǒng)汽車的加滿時(shí)間不相上下,進(jìn)而掃除綠色環(huán)保汽車面臨的其中一個(gè)最大障礙。
新型快充電池是麻省理工學(xué)院工程師共同努力的結(jié)晶。研究小組表示,他們的發(fā)明所使用的材料已經(jīng)被用于電池制造,實(shí)現(xiàn)大批量生產(chǎn)并非難事。新型快充電池立基于傳統(tǒng)的已被廣泛用于攝像機(jī)、照相機(jī)、手機(jī)和筆記本的鋰離子充電電池。鋰電池之所以能夠用于這些便攜式設(shè)備是因?yàn)樗鼈兡軌蛟诤苄〉目臻g儲(chǔ)存大量電量。然而,鋰電池的充電速度還是相對(duì)較慢。對(duì)于任何用戶來說,如果頭天晚上忘記給手機(jī)充電,一定會(huì)給第二天的使用帶來不小麻煩。
負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)新電池的格布蘭德·塞達(dá)爾博士說:“電動(dòng)汽車電池可存儲(chǔ)相當(dāng)多電量,人們能夠以時(shí)速88的速度開上很長(zhǎng)時(shí)間,但電池的功率仍比較低,以致無法迅速加速。”根據(jù)《自然》雜志的報(bào)道,塞達(dá)爾及其同事找到了一種加快這一過程的方式。傳統(tǒng)鋰電池?fù)碛袃蓚€(gè)電極,一個(gè)由鋰制成,另一個(gè)由碳制成,兩個(gè)電極被淹沒于電解液中。充電時(shí),鋰離子一或者說帶正電的原子——從鋰電極流向碳電極;放電時(shí),鋰離子則以相反方向流動(dòng)。
電池充電或放電速度慢是因?yàn)殇囯x子從一個(gè)電極流向另一個(gè)電極需要一定時(shí)間。研究人員將由鋰鐵磷酸鹽制成的傳統(tǒng)電極表面結(jié)構(gòu)加以改進(jìn),讓鋰離子的釋放和吸入速度大大提高,是原來的100倍。利用這種新技術(shù)制成的電池原型只需10~20秒,便可完成充電或放電過程。相比之下,體積相當(dāng)?shù)钠胀姵貏t需要6分鐘才能完成充電。
與其他電池材料有所不同的是,新材料不會(huì)隨著重復(fù)充電和放電老化??茖W(xué)家表示,充電速度更快的電池可連續(xù)使用2年或者3年。塞達(dá)爾說:“充放電時(shí)間以秒而不是以小時(shí)計(jì)算的電池可能為新的技術(shù)應(yīng)用打開一扇門,同時(shí)也將改變?nèi)藗兊纳罘绞?。”此外,這項(xiàng)技術(shù)也可用于研制新一代體積更小、重量更輕的電池,讓手機(jī)和筆記本電池的個(gè)頭只有一張信用卡大小。
新型快充電池將受到便攜式電子設(shè)備用戶的青睞,他們不必提醒自己在頭天晚上充電,除此之外,這項(xiàng)新發(fā)明也將孕育新一代電動(dòng)汽車。相對(duì)于現(xiàn)有的、充電時(shí)間需要大約8小時(shí)的電池而言,體積更大的電動(dòng)汽車電池只需5分鐘便可完成充電。這樣一來,電動(dòng)汽車用戶便可放心大膽地進(jìn)行遠(yuǎn)距離行使,不必?fù)?dān)心電量問題,只要能找到服務(wù)站,他們便可在短短幾分鐘內(nèi)為汽車充滿電。
發(fā)明與創(chuàng)新·中學(xué)生2009年7期