電池是現(xiàn)代電子工具的重要部件，也是一大短板,。它的主要缺陷是：不能像超級電容器那樣快速充電，性能會隨時間而降低,。據(jù)美國物理學家組織網(wǎng)10月9日報道，現(xiàn)在,，美國科學家研制出了擁有三維納米結(jié)構(gòu)電極的電池,，充放電可在幾秒內(nèi)完成，而且快速充放電不會影響電池的能量密度,。最新成果有望徹底改變電池的設計方法,。

　　伊利諾伊大學厄巴納—香檳分校材料科學和工程教授保爾·保恩同碩士生于新迪（音譯）、博士后研究員張惠剛（音譯）一起,，將一個薄膜包裹成三維納米結(jié)構(gòu)的電極,，讓其能獲得較大的有效容積和電流。演示結(jié)果表明,，擁有這種電極的電池能在幾秒鐘內(nèi)快速地充電和放電,，效率是塊狀電極電池的100倍。這意味著,，當將其用于電動汽車內(nèi)時,，其充電所需的時間可能和在加油站加油一樣；更重要的是,，快速充放電對電池的能量密度（在一定空間或質(zhì)量物質(zhì)中儲存能量的大小,，要解決的是電動車充一次電能跑多遠的問題）毫無影響。

　　保恩表示：“這種能快速充放電的新電池除了能在汽車領(lǐng)域大展拳腳外,，也可以用于醫(yī)藥設備,、激光器內(nèi)和軍事領(lǐng)域�,！�

　　科學家們首先將細小的圓球涂在一個表面上,，隨后將圓球緊緊包裹成一個網(wǎng)格狀的結(jié)構(gòu)，圓球之間的空隙和圓球四周都填滿金屬,；接著將圓球熔化,，得到一個類似海綿的三維支架；然后用電解法對三維支架的表面進行蝕刻,，從而讓海綿結(jié)構(gòu)內(nèi)的微孔增大,，制造出了一個開放的框架結(jié)構(gòu)，最后再將活性物質(zhì)薄膜涂在該框架上,。

　　研究人員指出：“結(jié)果,，我們得到了一個性能優(yōu)異的電極結(jié)構(gòu)，其相互之間的聯(lián)系很少,，因此鋰離子能快速移動,；活性物質(zhì)薄膜也使鋰離子能很快擴散；同時，金屬材料讓其導電性更好,�,！�

　　保恩說：“最新研究與任何特定的電池類型無關(guān)，而是一種新的電池設計范式——用三維結(jié)構(gòu)來增強電池的性能,�,！�

　　這項研究獲得了美國陸軍研究實驗室和美國能源部的支持。

　　今年年初,，張惠剛等人在《自然·納米技術(shù)》雜志上指出，他們研發(fā)出了一種讓電池快速充電的新方法,，適用于鋰離子和鎳基電池,。該方法著眼于減少離子到達電極間距離。結(jié)果顯示,，以鎳氫電池為例,，電極能在2.7秒內(nèi)充滿75%的電容量；20秒內(nèi)充到90%,，這一速度經(jīng)過100次充放電循環(huán)后仍維持穩(wěn)定,。一個全尺寸的鋰電池的電極能在1分鐘充到75%；2分鐘內(nèi)充到90%,。