科技日报记者 刘霞
据物理学家组织网8月31日报道，美国科学家研制出了一种更轻便、充电速度更快的电池，可为宇航服甚至火星探测器供电，也可装配于卫星上。研究由美国国家航空航天局（NASA）资助，相关论文发表于近期出版的美国化学会期刊《应用材料与界面》。
研究人员之一、克莱姆森大学科学家拉玛克里斯纳·波迪拉表示：“大多数卫星主要从太阳获取能量，但卫星也必须做到处于地球阴影下时仍能存储能量，因此卫星上配备的电池要尽可能轻，因为卫星越重，任务成本越高。”
波迪拉团队用硅材料研制出了最新电池。硅可以包裹更多电荷，这意味着更多能量可以存储在较轻的电池中。尽管科学家一直以来都非常重视硅的储电能力，但硅在放电时会分解成较小碎片。鉴于此，波迪拉等人使用微小的硅“纳米”颗粒来替代，这些颗粒可提高稳定性并提供更长的循环寿命。
研究人员先用名为“巴克纸”（Buckypaper）的碳纳米管材料制成一层一层的结构，然后将硅纳米颗粒夹在中间——就像“三明治”一样制造出了新型电池。
波迪拉说，采用这种内部结构，即使硅颗粒破裂，它们也“仍在三明治中”。
研究人员表示：“独立的碳纳米管片使硅纳米粒子彼此之间通过电相互连接。这些纳米管形成了准三维结构，即使经过500次循环，硅纳米粒子也能簇拥在一起，并减轻了由于纳米粒子破裂而产生的电阻。”
使用硅和其他纳米材料制成的电池不仅可以提高容量，还可以更高的电流为电池充电，从而缩短充电时间。由于新电池使用纳米管作为缓冲机制，因此，充电速度可比当前快4倍。此外，新电池“体重”轻，充电速度更快，效率大大提高，这对身着由电池供电宇航服的宇航员们来说也更有利。
研究人员强调说：“锂离子电池中硅作为阳极是该领域研究人员心目中的‘圣杯’。 新电池将很快进入电动汽车。我们的下一个目标是与行业伙伴合作，将基于实验室的技术推向市场。”
