據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)近日?qǐng)?bào)道，美國(guó)科學(xué)家找到一種方法用硅海綿替代石墨作為可充電鋰離子電池內(nèi)的元件,，借此可研制出持續(xù)時(shí)間更長(zhǎng)且性能更強(qiáng)的電池，用于商用電子設(shè)備和電動(dòng)汽車上,。研究發(fā)表在美國(guó)化學(xué)學(xué)會(huì)本月出版的《材料化學(xué)》雜志上,。

    這項(xiàng)研究由萊斯大學(xué)和洛克希德—馬丁公司攜手進(jìn)行，研究的領(lǐng)導(dǎo)者,、萊斯大學(xué)化學(xué)和生物分子工程學(xué)教授斯巴尼·利薩-比斯沃爾和該大學(xué)科學(xué)家曼都瑞·薩克爾撰文指出,，借用他們研發(fā)的這一過(guò)程，能將比自身重4倍的物體存儲(chǔ)在鋰中,。

    硅是地球上最常見(jiàn)的元素之一,，能替代石墨作為電池內(nèi)的陽(yáng)極。此前該團(tuán)隊(duì)就發(fā)現(xiàn),，多孔硅吸收鋰的能力是石墨的10倍多,。這是因?yàn)楣栉�收鋰離子后會(huì)延展，像海綿一樣的構(gòu)造賦予了硅在電池內(nèi)部生長(zhǎng)的余地,，同時(shí)也不會(huì)對(duì)電池的性能造成損害,。2010年，該團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)當(dāng)硅海棉擁有1微米寬,、12微米深的小孔時(shí),，能在電池領(lǐng)域大展拳腳,，但當(dāng)時(shí)的固體硅基座無(wú)法吸收鋰，仍然有待改進(jìn),。

    在最新研究中科學(xué)家發(fā)現(xiàn),，用來(lái)制造這些小孔的電化學(xué)蝕刻過(guò)程能將海綿同基座分開(kāi)，基座接著可以被重新使用,，制造出更多海綿,。研究人員稱，從一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的250微米厚的硅晶圓上,，至少可以提取到4塊這樣的海綿,。而其一旦被從硅晶圓上提取出來(lái)，上,、下都是打開(kāi)著的,，通過(guò)將其浸入一個(gè)導(dǎo)電的聚合物黏結(jié)劑聚丙烯腈（PAN）內(nèi)，就可大大增強(qiáng)其導(dǎo)電性,。

    科學(xué)家由此得到了一塊堅(jiān)硬的薄膜,，其能被依附到一個(gè)集電器上并放置于電池結(jié)構(gòu)內(nèi)，并最終借用這一過(guò)程制造出了一款鋰離子電池,，其放電能力高達(dá)每克1260毫安時(shí),，這使其使用壽命更長(zhǎng)。

    研究人員在比較中發(fā)現(xiàn),，使用薄膜之前,，電池的初始放電容量是每克757毫安時(shí)，但第二次充放電循環(huán)之后,，放電容量就開(kāi)始迅速下降,，并在經(jīng)過(guò)15次循環(huán)后完全消失殆盡；而經(jīng)過(guò)處理的薄膜在4次循環(huán)后就即開(kāi)始增加放電容量,，多孔硅表現(xiàn)得特別明顯,，經(jīng)過(guò)20次循環(huán)后，電池的放電容量仍然完好無(wú)損,。

    目前,，科學(xué)家正在研究有望能大大增加充放電循環(huán)次數(shù)的技術(shù)，以便能研發(fā)出可持續(xù)使用幾年的電池,。