研究人员意外让电池寿命延长 400 倍

智能手机、平板电脑和大多数其他电子产品都依赖可充电电池，但使用几千次后，电池就开始失去充电能力。如今的电池主要是锂电池，而随着时间的推移，锂会在电池内部腐蚀。

加州大学欧文分校的研究人员使用金纳米线代替锂来储存电能，并发现他们的系统比传统锂电池的使用寿命更长。欧文团队的系统经过 20 万次充电后，没有出现明显的腐蚀或衰退。

然而，他们并不清楚具体原因。这项实验的最初想法是制造固态电池：使用电解质凝胶而不是液体来帮助保持电量。液体电池与常见的锂电池一样，极易燃烧，且对温度敏感。欧文团队正在尝试用更厚的凝胶代替。

“我们开始循环这些设备，然后意识到它们不会失效，”该论文的主要作者雷金纳德·佩纳 (Reginald Penner) 说道。“我们还不了解其中的机制。”

尽管你可能从未打开过电池（我们希望如此），但你设备中的大多数电池都含有液体。之所以使用液体，部分原因是它的导电性允许灵活和部分充电和放电。事实证明，找到高导电性的电解质凝胶很困难。

尔湾电池技术采用金纳米线，其厚度不及细菌，表面涂有氧化锰，然后由一层电解质凝胶保护。凝胶与金属氧化物涂层相互作用，防止腐蚀。纳米线越长，表面积越大，可容纳的电荷越多。其他研究人员多年来一直在试验纳米线，但保护凝胶的引入使加州大学尔湾分校的工作与其他研究有所不同。

“[凝胶] 的作用不仅仅是将电线固定在一起。它实际上似乎使金属氧化物更柔软，更耐断裂。它增加了这种用于电荷存储的金属氧化物的断裂韧性，”Penner 说。

虽然该技术有望使消费电子产品的使用寿命延长 400 倍，但这个初始测试平台并不是真正的电池。电池有一个阳极，允许电流进入系统，还有一个阴极，输出电流。研究人员没有同时使用这两个阳极，而是将两个阴极连接在一起，交替充电。从阴极到阴极的连续循环构成了一个完美的系统，可以测试重复充电。

佩纳说，这就像在两个杯子之间来回倒水。从一个杯子到另一个杯子倒了几百次之后，一些水通常会溢出，留下更少的“电量”。这是正常的电池。佩纳的系统将“水”在“杯子”之间倒了 20 万次，只损失了大约 5% 的电量。

尽管这项实验中使用的黄金量极少，但制造这些电池的成本仍然很高。Penner 建议，如果这项技术流行起来，镍等更常见的金属可以取代黄金。

该实验室的未来工作将包括利用该技术实际制造电池，并进一步研究该过程的工作原理。