
多年来,较长的智能手机电池一直在待办事项清单上。现在,三星声称已经开发了一种可以使您的手机嗡嗡作响80%更长的人。
但是,新电池真的可以使电池寿命增加这么多吗?一些科学家持怀疑态度,说研究人员没有考虑到电池经历了第一个充电调用周期后永久损失的能量。
“我不认为这是一项突破性技术,”德克萨斯大学机械工程教授约翰·B·古德纳(John B. Goodenough)和发明的人锂离子电池,告诉现场科学。
使电池更加努力
当今市场上的锂离子电池通过使用氧化锂作为正末端(阴极),以石墨的形式,作为负末端(阳极)(阳极)和锂聚合物化合物作为电解质作为电解质。当您将电池连接到电流负载(计算机或灯泡)时 - 锂离子从阳极转移到阴极,并通过电解质,产生动力。 [内部查看电池的工作方式(信息图)这是给出的
然而,硅比石墨更密集,因此可以在阳极中保持更多电荷。问题是硅在电池中充电并放电时会扩展和合同。这种形状转移会导致硅缺陷并降低其充电能力。另外,由于这种扩展,基于硅的电池不能被挤入纤薄的设备中。
该怎么办?三星团队决定尝试在石墨烯。这个想法是,单原子厚的石墨烯层将围绕硅颗粒,当它们扩展时,这些层将彼此滑动,从而使硅变大而不会在碳中裂开。石墨由数千层石墨烯组成,无法做到这一点,因为它不是单原子层,也不会以相同的方式覆盖纳米颗粒(它会破裂)。
韩国高级科学技术研究所的研究合着者张·沃克·乔伊(Jang Wook Choi)说:“我们的方法是成长类似于石墨的东西。”
在三星高级技术学院,Choi和他的同事将这种用石墨烯涂层的硅用作阳极。氧化锂构成阴极,而它们使用商用锂混合物进行电解质。
他们发现,经过大约200个充电和充电周期(当电池充电全部用完然后再充电时),电池的持续时间比普通长1.5倍至1.8倍锂离子电池。电池容量以瓦小时的单位体积测量,其中1瓦时电池可以为1瓦的灯泡供电一个小时。他们建造的电池在第一个充电循环中的容量为每升972瓦小时,在第200次电荷量为每升700瓦小时。大多数商用电池范围为每升约250至620瓦。 (一个新iPad电池大约有42.5瓦小时的容量,每升约435瓦小时)。
能量损失
该方法似乎有效,但是该领域的一些方法持怀疑态度。古德纳(Goodenough)说,三星团队并未真正解决过烦恼电池制造商的问题:在第一个周期之后,一定的充电容量将永久损失。这种损失发生在任何电池中,尤其是在锂离子电池中,因为在电解质和阳极相遇的点形成部分绝缘层。没有看到这些数据,Goodenough无法确定该电池。
崔说,团队只是在考虑这个问题,他们的目标是使容量损失变得更加一致,并使电池容量在许多周期上保持一致 - 对于典型的设备200周期,相对较少。 (考虑一下您一周内必须为手机充电多少次。)他很乐观。崔说:“以前硅在随后的周期中存在很多问题。” “我们已经从以前的硅技术增加了很多数字。”
崔说,团队还计划尝试不同的电解质公式来解决费用问题。但这必须通过反复试验来完成。 “这是非常依赖经验的。”
这项研究在6月25日的第25期中详细介绍自然通讯。
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