科學(xué)家利用硅海綿替代石墨作充電鋰電池元件

據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)近日?qǐng)?bào)道，美國(guó)科學(xué)家找到一種方法用硅海綿替代石墨作為可充電鋰離子電池內(nèi)的元件，借此可研制出持續(xù)時(shí)間更長(zhǎng)且性能更強(qiáng)的電池，用于商用電子設(shè)備和電動(dòng)汽車上。研究發(fā)表在美國(guó)化學(xué)學(xué)會(huì)本月出版的《材料化學(xué)》雜志上。

    這項(xiàng)研究由萊斯大學(xué)和洛克希德—馬丁公司攜手進(jìn)行，研究的領(lǐng)導(dǎo)者、萊斯大學(xué)化學(xué)和生物分子工程學(xué)教授斯巴尼·利薩-比斯沃爾和該大學(xué)科學(xué)家曼都瑞·薩克爾撰文指出，借用他們研發(fā)的這一過(guò)程，能將比自身重4倍的物體存儲(chǔ)在鋰中。

    硅是地球上最常見(jiàn)的元素之一，能替代石墨作為電池內(nèi)的陽(yáng)極。此前該團(tuán)隊(duì)就發(fā)現(xiàn)，多孔硅吸收鋰的能力是石墨的10倍多。這是因?yàn)楣栉珍囯x子后會(huì)延展，像海綿一樣的構(gòu)造賦予了硅在電池內(nèi)部生長(zhǎng)的余地，同時(shí)也不會(huì)對(duì)電池的性能造成損害。2010年，該團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)當(dāng)硅海棉擁有1微米寬、12微米深的小孔時(shí)，能在電池領(lǐng)域大展拳腳，但當(dāng)時(shí)的固體硅基座無(wú)法吸收鋰，仍然有待改進(jìn)。

    在最新研究中科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，用來(lái)制造這些小孔的電化學(xué)蝕刻過(guò)程能將海綿同基座分開(kāi)，基座接著可以被重新使用，制造出更多海綿。研究人員稱，從一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的250微米厚的硅晶圓上，至少可以提取到4塊這樣的海綿。而其一旦被從硅晶圓上提取出來(lái)，上、下都是打開(kāi)著的，通過(guò)將其浸入一個(gè)導(dǎo)電的聚合物黏結(jié)劑聚丙烯腈（PAN）內(nèi)，就可大大增強(qiáng)其導(dǎo)電性。