科学家制造出三维电极“微电池” 充电速度提升1000倍

据英国广播公司（BBC）近日报道，美国科学家制造出一种拥有三维电极的新式“微电池”模型，与目前的商用电池相比，同样功能的新电池仅为其十分之一，而再充电速度则为其1000倍。科学家们表示，一旦解决安全问题，新电池将有望变革消费电子设备和汽车的充电方式。相关研究将发表在最新一期《自然·通讯》杂志上。

电池内有三个元件：分别位于电池两端的阴极和阳极以及作为“桥梁”的电解液。最新研究的突破主要在于，科学家们在微尺度上将阳极和阴极整合在了一起。

他们首先制造出一个由细小的聚苯乙烯球组成的网格；接着用金属填满球内外；再将球溶解，留下一个三维的金属支架，并在该金属支架上添加了一个镍—锡合金阳极和氢氧化锰矿物质阴极；最后，将该装置依附到一块玻璃的表面，并将玻璃表面没入300摄氏度的液体（作为电解质）中。

研究负责人、伊利诺伊大学的威廉姆·金教授表示：“阴极和阳极距离非常近，使得位于电池两极用来发生反应的离子和电子不需要行进很远，因此能更快产生能量。而且，最新技术可以扩展，可以将电池做得比较大。”

金指出，尽管智能手机和其他电子设备已从微电子学受益良多，但电池领域的进展却伐善可陈，最新研究改变了这一现状。同样功能的新电池的“个头”仅为原电池的十分之一，新电池可用在汽车内。

其他电池专家对新研究乐见其成，但他们也担心，安全问题或许会成为其市场化的“绊脚石”。

英国剑桥大学化学系的克莱尔·格雷教授表示：“挑战在于制造出一个足够稳固的微电池阵列，通过一个成本低廉且可不断扩大的过程，使整个电池阵列不出现一次短路。”牛津大学无机化学和能源领域的专家皮特·爱德华兹也指出：“最新研究证明了我们可以获得很高的能量密度，但问题在于如何扩大规模以便进行工业化生产，同时找到更简单的制造方法并解决安全问题。我并不知道这种微电池是否容易自燃，钴酸锂电池就存在这一问题。”

金承认，因为目前使用的液体容易自燃，安全问题确实存在。他表示，测试设备使用的液体很少，这就使发生爆炸的危险微乎其微，但如果电池被做得很大，危险可能会随之增加。但他计划改用更安全的聚合物电解液来解决这个问题，希望今年年底前，该技术能够实现为电子设备和汽车供电。