據(jù)美國物理學(xué)家組織網(wǎng)近日報道,，該校的工程師研制出一種針對鋰離子電池的電極,，允許電池保有比現(xiàn)有技術(shù)高10倍的電量，更可使帶有新電極的電池充電率提升10倍,。相關(guān)研究報告發(fā)表在近期出版的《先進(jìn)能源材料》雜志上。

　　新技術(shù)能使鋰離子電池的充電壽命延長10倍,，即使在充電150次后,，電池能效仍是現(xiàn)有鋰離子電池的5倍。這一技術(shù)有望在未來3至5年內(nèi)進(jìn)入市場,。儲電量和充電率是兩個主要的電池局限,。儲電量受限于電荷密度，即電池的兩極能容納多少鋰離子,。充電率則受限于鋰離子從電解液到達(dá)負(fù)極的速度,。

　　現(xiàn)有鋰電池的負(fù)極由碳基的石墨烯片層層堆積而成，一個鋰原子只能適配6個碳原子,。為了增加儲電量,，科學(xué)家曾嘗試?yán)霉璐嫣迹允构杩梢赃m配更多鋰,，達(dá)到4個鋰原子對應(yīng)1個硅原子,。然而，硅會在充電過程中顯著擴(kuò)展和縮小,，從而引起充電容量的快速破裂和遺失,。而石墨烯片的形狀也會制約電池的充電率，它們雖只有一個碳原子厚,，但卻很長,。由于鋰移動到石墨烯片中間需要耗費(fèi)很長時間，離子交通堵塞的情況在石墨烯片的邊緣時有發(fā)生,。

　　現(xiàn)在,，研究團(tuán)隊結(jié)合兩種技術(shù)解決了上述問題。首先為了穩(wěn)定硅以保持最大的充電容量,，他們在石墨烯片之間加入硅簇,，利用石墨烯片的彈性配合電池使用中硅原子數(shù)量的變化，使得大量鋰原子存儲于電極中,。硅簇的添加可使能量密度更高,，同時也能降低因硅擴(kuò)展和縮小引發(fā)的充電容量損失，可謂兩全其美,。

　　研究小組還利用化學(xué)氧化過程在石墨烯片上制造了10納米至20納米微孔,，稱之為面缺陷，因此鋰離子將會沿此捷徑到達(dá)負(fù)極,，并通過與硅發(fā)生反應(yīng),，存儲在負(fù)極。這將使電池的充電時間縮短10倍,。