中國儲能網(wǎng)訊：想象一下如下場景：你用手機(jī)中的GPS搜尋附近評價較高的咖啡館。到了咖啡館，在排隊間歇，你用手機(jī)來自拍，并分享到社交網(wǎng)絡(luò)。開始品嘗到手的拿鐵時，你的眼睛可能又會盯著手機(jī)播放的電影。
上述場景對很多人來說都不陌生，但其存在的前提則是手機(jī)電池一直有電。
其實，電池一直是制約智能手機(jī)發(fā)展的瓶頸之一。并且，除了智能手機(jī)，太陽能電站、風(fēng)電場也深受電池技術(shù)限制。這些場所亟需廉價、耐用且電量高的電池來存儲電能。
“電池幾乎成為了所有用電設(shè)備的‘軟肋’?！泵绹屏_拉多州立大學(xué)化學(xué)家Amy Prieto說。
為此，她成立了一家專門研制電能存儲設(shè)備的公司。該公司將推出一款比現(xiàn)有鋰離子電池更安全、更廉價、充電更快并且對環(huán)境更為友好的新型電池——發(fā)泡銅電池。
目前市面上的電池存在售價高、易發(fā)熱、壽命短且制造過程會污染環(huán)境等一系列缺點。但在Amy Prieto看來，其中有兩個缺點最為重要：能量密度低和功率密度低。
她解釋說，前者指傳統(tǒng)電池在現(xiàn)有體積的前提下，很難保證智能手機(jī)擁有兩天以上的續(xù)航時間；后者則指電池充電時間長達(dá)數(shù)小時，而不是幾分鐘。
Amy Prieto團(tuán)隊通過重新設(shè)計一系列電池組件，如銅銻化物負(fù)極和聚合物電解質(zhì)材料等來解決上述問題。其中，最為重要的設(shè)計是，該團(tuán)隊利用一種發(fā)泡金屬——發(fā)泡銅來充當(dāng)電池負(fù)極上的集流體（即將負(fù)責(zé)電池活性物質(zhì)產(chǎn)生的電流匯集起來以便形成較大的電流對外輸出的部件）。
Amy Prieto說，相比平面電極，發(fā)泡銅材料因具有較大的表面積，可以顯著提升電池的能量密度和功率密度。
“而且這種器件還比較容易制造。”Amy Prieto介紹，他們先在發(fā)泡銅材料上鍍上由銅銻化物材料制成的負(fù)極。然后，將負(fù)極放置到特定溶液中，讓固體電解質(zhì)在電化學(xué)聚合反應(yīng)的作用下，沉積到負(fù)極上面。最后，研究人員用一張鋁網(wǎng)作為電池陽極，制作成電池。
Amy Prieto估計這種電池的制造成本僅為傳統(tǒng)鋰離子電池成本的一半。同時，在擁有同樣的電量的前提下，其體積僅為傳統(tǒng)電池的三分之二，且充電時間縮短為五到十分之一，壽命卻增加了十倍。
更為重要的是，這種新型電池還具有更為安全和環(huán)保的特性。首先，固體電解質(zhì)的自燃風(fēng)險要比液體電解質(zhì)小得多。另外，在整個制造過程中，該團(tuán)隊選擇水而不是其他化學(xué)物質(zhì)來作為基本反應(yīng)物?！爸拔艺J(rèn)為這是不可能的，但至少目前來看，用水的效果很好?！盇my Prieto說。
目前，該團(tuán)隊已經(jīng)成功在一塊銅板上制造了電池的二維模型，正在開展三維電池模型試驗。“一年之后，電池原型即會面世，屆時，我們將請第三方機(jī)構(gòu)對其進(jìn)行測試?！盇my Prieto說，“此后，我們還將開展小規(guī)模的市場測試?！?
