想象一下如下場(chǎng)景:你用手機(jī)中的gps搜尋附近評(píng)價(jià)較高的咖啡館.到了咖啡館,在排隊(duì)間歇,你用手機(jī)來(lái)自拍,并分享到社交網(wǎng)絡(luò).開(kāi)始品嘗到手的拿鐵時(shí),你的眼睛可能又會(huì)盯著手機(jī)播放的電影.

上述場(chǎng)景對(duì)很多人來(lái)說(shuō)都不陌生,但其存在的前提則是手機(jī)電池一直有電.

其實(shí),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(yáng)能電站、風(fēng)電場(chǎng)也深受電池技術(shù)限制.這些場(chǎng)所亟需廉價(jià)、耐用且電量高的電池來(lái)存儲(chǔ)電能.

"電池幾乎成為了所有用電設(shè)備的'軟肋'."美國(guó)科羅拉多州立大學(xué)化學(xué)家amyprieto說(shuō).

為此,她成立了一家專(zhuān)門(mén)研制電能存儲(chǔ)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(jià)、充電更快并且對(duì)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(jià)高、易發(fā)熱、壽命短且制造過(guò)程會(huì)污染環(huán)境等一系列缺點(diǎn).但在amyprieto看來(lái),其中有兩個(gè)缺點(diǎn)最為重要:能量密度低和功率密度低.

她解釋說(shuō),前者指?jìng)鹘y(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(shí)間;后者則指電池充電時(shí)間長(zhǎng)達(dá)數(shù)小時(shí),而不是幾分鐘.

amyprieto團(tuán)隊(duì)通過(guò)重新設(shè)計(jì)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(lái)解決上述問(wèn)題.其中,最為重要的設(shè)計(jì)是,該團(tuán)隊(duì)利用一種發(fā)泡金屬——發(fā)泡銅來(lái)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(lái)以便形成較大的電流對(duì)外輸出的部件).

amyprieto說(shuō),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."amyprieto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(yáng)極,制作成電池.

amyprieto估計(jì)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(shí),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(shí)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(xiǎn)要比液體電解質(zhì)小得多.另外,在整個(gè)制造過(guò)程中,該團(tuán)隊(duì)選擇水而不是其他化學(xué)物質(zhì)來(lái)作為基本反應(yīng)物."之前我認(rèn)為這是不可能的,但至少目前來(lái)看,用水的效果很好."amyprieto說(shuō).