發(fā)布時(shí)間：2014/6/5 點(diǎn)擊：3043 字體大?。?span onClick="javascript:fontSize('news_content','12px')">小 中 大 返回
美國(guó)佐治亞理工學(xué)院的一個(gè)研討團(tuán)隊(duì)曾因制作第一款自充電動(dòng)力包或電池，榮列國(guó)際聞名英國(guó)科學(xué)網(wǎng)站《物理國(guó)際》“2012年度十大科學(xué)打破”，日前在此基礎(chǔ)上，他們經(jīng)過(guò)在電池的壓電資料里添加納米顆粒構(gòu)成納米復(fù)合資料，大幅提升了電池的充電功率和存儲(chǔ)容量。相關(guān)改進(jìn)自立充電電池的論文刊登在最新一期的《納米技術(shù)》上。
帶領(lǐng)這項(xiàng)研討的美國(guó)佐治亞理工學(xué)院、中國(guó)科學(xué)院北京納米動(dòng)力與體系研討所的王中林教授2月25日介紹，它能夠在不被插到墻上插座或其他電源的情況下，使用周?chē)h(huán)境中的機(jī)械形變和振動(dòng)，在壓電效應(yīng)下促進(jìn)鋰離子從陰極向陽(yáng)極搬遷，直接為電池充電。
這種“自充電動(dòng)力包一步完成能量的發(fā)作和貯存”在國(guó)際范圍內(nèi)引起了極大反響，其為開(kāi)發(fā)新式便攜式移動(dòng)電源以完成自供能體系和便攜式個(gè)人電子器件供給了全新的辦法。將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，再將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的兩步進(jìn)程簡(jiǎn)化為機(jī)械能直接轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的一步進(jìn)程，將來(lái)能夠?qū)?huì)大大進(jìn)步動(dòng)力的使用功率。
可充電電池有幾百微米厚，適合置于不銹鋼扣式電池內(nèi)部。例如，將其放置于計(jì)算器的按鈕下方，經(jīng)過(guò)按壓按鈕發(fā)作機(jī)械能，一起將機(jī)械轉(zhuǎn)化為化學(xué)能存儲(chǔ)在電池中。研討人員想象，該電池在不久的將來(lái)能夠給各種小型便攜式電子設(shè)備，如移動(dòng)電話和人體安康監(jiān)測(cè)體系供給電源。
有別于傳統(tǒng)電池只為了貯存能量的意圖，自充電電池統(tǒng)籌變換和貯存能量的功用。在慣例電池里，能量變換（例如機(jī)械能變換至電能）的第一步簡(jiǎn)直老是由一個(gè)單獨(dú)的設(shè)備履行。而自充電電池完全繞過(guò)變換為電能的中間環(huán)節(jié)，從而致使轉(zhuǎn)化和貯存更為有效的進(jìn)程。
在改動(dòng)傳統(tǒng)的鋰離子電池為自充電電池的進(jìn)程中，研討人員更換了一般用于在鋰離子電池中分隔兩個(gè)電極的聚乙烯分離器，當(dāng)在外加應(yīng)力下，用一種壓電資料發(fā)作電荷。這種資料2012年的版別選用的是聚偏二氟乙烯（PVDF）薄膜。新研討對(duì)PVDF薄膜添加了鋯鈦酸鉛（PZT）納米粒子，以構(gòu)成納米復(fù)合資料。添加PZT后電池的功能明顯改進(jìn)，即電池的工作功率進(jìn)步，存儲(chǔ)容量是曾經(jīng)的2.5倍。
研討人員解說(shuō)說(shuō)，這些改進(jìn)是因?yàn)閮煞N機(jī)制發(fā)作效果：一是PZT誘發(fā)的幾許變形束縛效應(yīng)添加了壓電潛力；二是PZT具有的多孔性布局增大了納米復(fù)合資料孔隙數(shù)量，從而在一個(gè)小空地距離內(nèi)添加了鋰離子穿行時(shí)傳導(dǎo)途徑的數(shù)量。這兩種機(jī)制答應(yīng)更多的鋰離子從陰極搬遷到陽(yáng)極，從而添加電荷的總量。
該技術(shù)上的改進(jìn)證明了納米復(fù)合薄膜能夠增強(qiáng)自充電電池的功能。研討人員說(shuō)：“咱們需求深刻知道兩個(gè)電極的充電電化學(xué)反響的切當(dāng)發(fā)展，以進(jìn)步自充電動(dòng)力包或電池的功能。”
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