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電動車電池供電問題還不少,如充電耗時太久,而行駛的路程較短。此外,電池大而笨重、駕駛員無法迅速提速,也令人不滿。

美國加州大學(xué)河濱分校伯恩斯工程學(xué)院的研究人員重新設(shè)計了電池的組成材料,不但環(huán)保,而且能解決上述問題。他們認為,設(shè)計出形狀可調(diào)整的納米顆粒,可以開發(fā)出體積更小、功能更強大的節(jié)能電池。此外,研究人員還修改了電池組件的大小和形狀,以減少充電時間。該項目首席研究員大衛(wèi)-凱瑟魯斯表示,“這是提高電池效率的最基本、最關(guān)鍵的一步”。除了電動汽車,改造后的電池還可以用于存儲市政能源,包括太陽能和風(fēng)能。

《晶體成長與設(shè)計》雜志新發(fā)表的一篇文章對最初的研究發(fā)現(xiàn)進行了概述,文章名為“磷酸鐵鋰納米結(jié)構(gòu)的溶劑熱合成、發(fā)展及性能”。

凱瑟魯斯的仿生學(xué)和納米材料實驗室的研究員開始集中精力研究電池的一種材料組件—陰極,借此提高鋰離子電池的效率。

磷酸鐵鋰是陰極的一種,因其低成本、低毒、熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性等優(yōu)點而被用于電動車。然而,由于其導(dǎo)電性和鋰離子移動性較差,因而商業(yè)潛力十分有限。一些合成方法通過控制粒子的成長,來克服這些不足。然而,凱瑟魯斯及其團隊采用溶劑熱合成法,將反應(yīng)物置入類似于高壓鍋的容器中,在高壓下進行加熱。

凱瑟魯斯及其團隊使用混合溶劑來控制粒子的大小、形狀和結(jié)晶度,然后嚴密監(jiān)控如何形成磷酸鐵鋰。如此一來,他們就能夠確定所形成的納米結(jié)構(gòu)及其在電池中的性能之間的聯(lián)系。

一般情況下,磷酸鐵鋰的形狀控制粒子中的納米晶體厚度,相當于人類一根頭發(fā)的1/5000。通過對納米晶體的控制,凱瑟魯斯團隊發(fā)現(xiàn)需要更多功率的電池有可能問世。

這些粒子的尺寸和形狀可被調(diào)整,為鋰離子傳輸提供了更多插入點和更短的路徑長度,因此提高了電池的效率。凱瑟魯斯及其團隊正著手改善過程,這不僅可以提高性能,降低成本,而且也可以大范圍采用。