摘要：研究人員在高性能電池研究方面取得顯著進(jìn)展，這種電池性能遠(yuǎn)超目前用在電動(dòng)汽車如雪佛蘭沃藍(lán)達(dá)(Chevy Volt)上的鋰離子電池。他們能利用現(xiàn)有設(shè)備上常見(jiàn)的電極進(jìn)行一種電化學(xué)反應(yīng)，將帶正一價(jià)的鋰離子替換成帶正二價(jià)的鎂離子。

　　世界各地的科學(xué)家都在努力解決現(xiàn)有鋰離子基電池的局限，為開(kāi)發(fā)出新一代高性能電池而展開(kāi)激烈的競(jìng)賽。

　　伊利諾伊大學(xué)芝加哥分校的研究人員在研發(fā)高性能電池上取得巨大進(jìn)展，這種電池性能遠(yuǎn)超目前用在電動(dòng)汽車如雪佛蘭沃藍(lán)達(dá)(ChevyVolt)上的鋰離子電池。

　　他們能利用現(xiàn)有設(shè)備上常見(jiàn)的電極進(jìn)行一種電化學(xué)反應(yīng)，將帶正一價(jià)的鋰離子替換成帶正二價(jià)的鎂離子。

　　“由于鎂離子帶二價(jià)正電，我們?cè)陔姵夭牧系慕Y(jié)構(gòu)中每引入一個(gè)鎂離子，就可以移動(dòng)兩倍的電子”。 JordiCabana說(shuō)。他是伊利諾伊大學(xué)芝加哥分?；瘜W(xué)系的助理教授，也是該項(xiàng)目的首席研究員。

　　“我們希望這項(xiàng)工作能夠?yàn)樾乱活惛唠妷骸⒏吣芰康碾姵亻_(kāi)發(fā)提供可靠的設(shè)計(jì)方法。”Cabana說(shuō)道。

　　這項(xiàng)研究工作屬于儲(chǔ)能研究聯(lián)合中心 (Joint Center for Energy Storage Research)的一部分，該中心以阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室 (Argonne National Laboratory)為領(lǐng)導(dǎo)，目標(biāo)旨在推動(dòng)電池性能的革命性進(jìn)展。該項(xiàng)研究成果已經(jīng)在線發(fā)表在先進(jìn)材料 (AdvancedMaterials) 雜志上。

　　每個(gè)電池都由正負(fù)電極和電解質(zhì)構(gòu)成。電極可以交換電子和離子，通常帶正電。而電解質(zhì)只讓離子通過(guò)，對(duì)電子是絕緣體，從而迫使電子通過(guò)外部電路對(duì)汽車或設(shè)備供電。

　　而充電過(guò)程與上述情況相反。由于化學(xué)反應(yīng)并不是完全高效的，這就限制了電池的可充電次數(shù)。

　　“能這樣來(lái)來(lái)回回的次數(shù)越多，說(shuō)明電池的可反復(fù)充電性能越好，電荷的利用率越高”。Cabana說(shuō)，“在我們的研究中，我們?cè)噲D將每個(gè)離子所移動(dòng)的電子數(shù)目最大化。因?yàn)楫?dāng)離子進(jìn)入或離開(kāi)電極時(shí)，會(huì)破壞電極結(jié)構(gòu)，當(dāng)結(jié)構(gòu)破壞的越嚴(yán)重時(shí)，離子重新回到電極時(shí)所需的能量也越大，從而導(dǎo)致電池充電時(shí)越困難”。

　　“就像是一個(gè)停車場(chǎng)，雖然車位數(shù)目有限”， Cabana說(shuō)，“但是你可以在每輛車?yán)镌黾痈嗟娜耍瑫r(shí)不破壞停車場(chǎng)的結(jié)構(gòu)”。

　　通過(guò)將鎂離子可逆地插入到電極材料的結(jié)構(gòu)，使得我們離高性能電池更近了一步，Cabana說(shuō)道。

　　“雖然這還不是一個(gè)電池，只是電池的一部分，但是在最終的設(shè)備上你會(huì)見(jiàn)到它”，Cabana說(shuō)。