納米電池

主要用於電動汽車，電動摩托車，電動助力車上。該種電池可充電循環1000次，連續使用達10年左右一次充電只需20分鐘左右，平路行程達400km，重量在128kg，已經超越美日等國的電池汽車水平。它們生產的鎳氫電池充電約需6-8小時平路行程300km。

納米電池由正負電極、電解質、聚合物隔離膜組成，納米電池的負極材料是納米化的天然石墨，納米電池的正極是納米化材料，採用由PP和PE複合的多層微孔膜作為隔離膜，並在電解質中加入導電的納米碳纖維。電池的正極，由鋁箔與電池正極連接，中間是聚合物的隔膜，它把正極與負極隔開，由納米石墨組成的電池負極，由銅箔與電池的負極連接。電池的上下端之間是電池的電解質，電池由金屬外殼密閉封裝。

納米電池在充電時，正極中的Li+通過聚合物隔膜向負極遷移；在放電過程中，負極中的鋰離子Li+通過隔膜向正極遷移。利用嵌入/脫嵌過程，實現電池的反覆充放電。採用的是卷繞式，製成14500、18650、26650等型電池。用鋁箔收集正極電流並引出，用銅箔收集負極電流並引出。

LINGTH凌世集團公司研發的納米電池通過特製的大球磨機及特殊工藝，將電池正極材料、負極材料納米化，使電極材料的粉末粒度從5微米降至150納米左右，降低了電池材料的體積，提高電池密度，電池的振實密度由1.2g/cm提高到2.4g/cm，從而提高電池的容量，並加入導電性良好的納米碳纖維，提高電池的充放電性能，使電池容量提高20%左右，充放電性能提高30%.

美國科學家研製出了擁有三維納米結構電極的電池，充放電可在幾秒內完成，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-保恩同碩士生於新迪（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構的電極，讓其能獲得較大的有效容積和電流。演示結果表明，擁有這種電極的電池能在幾秒鐘內快速地充電和放電，效率是塊狀電極電池的100倍。這意味著，當將其用於電動汽車內時，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（在一定空間或質量物質中儲存能量的大小，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域大展拳腳外，也可以用於醫藥設備、激光器內和軍事領域。”

科學家們首先將細小的圓球塗在一個表面上，隨後將圓球緊緊包裹成一個網格狀的結構，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；然後用電解法對三維支架的表面進行蝕刻，從而讓海綿結構內的微孔增大，製造出了一個開放的框架結構，最後再將活性物質薄膜塗在該框架上。

研究人員指出：“結果，我們得到了一個性能優異的電極結構，其相互之間的聯繫很少，因此鋰離子能快速移動；活性物質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，而是一種新的電池設計範式用三維結構來增強電池的性能。”

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。