科学家创造了可以更容易探索火星的电池

克莱姆森大学(Clemson University)科学家进行的激动人心的研究可能导致产生更轻便，充电速度更快的电池，这些电池适合为宇航服甚至火星探测器供电。这项研究是由美国国家航空航天局(NASA)资助的，最近在一篇题为“具有快速扩散，高容量，高倍率能力和长循环寿命的三维硅阳极”的文章中进行了报道，该文章发表在《美国化学学会》杂志的《应用材料与界面》上。。其作者包括Shailendra Chiluwal，Nawraj Sapkota，Apparao M. Rao和Ramakrishna Podila，他们都是克莱姆森纳米材料研究所(CNI)的一部分。

科学学院物理与天文学系的助理教授波迪拉(Podila)说，革命性的新型电池很快就可以用于美国卫星。

波迪拉说：“大多数卫星主要从太阳获取能量。” “但是卫星必须能够在它们处于地球阴影下时存储能量。我们必须使电池尽可能轻，因为卫星的重量越大，其任务成本就越高。”

Podila说，要了解该小组的突破，您可以将锂离子电池中的石墨阳极形象化为一副纸牌，其中每张纸牌代表一层石墨，该石墨层用于存储电荷直至需要用电。波迪拉说，问题在于“石墨不能储存很多电荷”。

克莱姆森团队选择使用硅，硅可以包装更多的电荷，这意味着更多的能量可以存储在较轻的电池中。尽管科学家一直以来都非常重视储电硅的高容量，但这种材料在充电和放电时会分解成较小的碎片。团队提出的解决方案涉及使用微小的硅“纳米”颗粒，这些颗粒可提高稳定性并提供更长的使用寿命。新型电池不是用石墨制成的一副纸牌，而是使用了一种名为Buckypaper的碳纳米管材料层，硅纳米颗粒夹在中间。

Podila说，采用这种内部包装，即使硅颗粒破裂，它们也“仍在三明治中”。

CNI的研究生，该研究的第一作者Shailendra Chiluwal说：“独立的碳纳米管片使硅纳米粒子彼此电连接。” 这些纳米管形成了准三维结构，即使经过500次循环，也将硅纳米粒子保持在一起，并减轻了由于纳米粒子破裂而产生的电阻。”

使用由硅和其他纳米材料制成的电池不仅可以提高容量，还可以以更高的电流为电池充电，从而可以缩短充电时间。谁知道手机在通话过程中就死掉了，这是电池技术的一项重要功能。

更快的充电速度是可能的，因为新电池还使用纳米管作为缓冲机制，从而可以以比当前可能的速度快四倍的速度充电。

充电速度更快，效率大大提高的较轻电池，不仅对身穿电池供电服的宇航员大有裨益，而且对必须将宇航员送往目的地的科学家和工程师来说也是一个福音。

CNI的负责人和NASA资助的主要研究人员Rao说：“锂离子电池中的硅作为阳极是该领域研究人员的“圣杯”。饶还表示，新电池很快就会进入电动汽车。

研究的相应作者，美国宇航局赠款共同研究人员波迪拉说：“我们的下一个目标是与行业合作伙伴合作，将基于实验室的技术转化为市场。” “我们感谢美国宇航局和南卡罗来纳州的EPSCoR授予开展此类项目的奖项，这些项目将对太空飞行任务和全球能源格局产生持久影响。”

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