手機電池不經用一直是困擾我們的問題，最近美國西北大學一個工程師團隊研制了一種可反復充電的鋰離子電極電池，竟能夠在短短15分鐘內充完電并能夠持續(xù)用上一周！這種技術不僅令充電速度提高了10倍，還能讓電池容量增大10倍。

研究者們主要是結合兩種化學技術，突破了兩個主要的難題：儲電量和充電次數(shù)。除了用于手機和ipod，這種新技術還有望用于發(fā)明出效能高、體積小的電動汽車電池。研究者們說，在未來3-5年內，這種電池就可能推向市場。目前關于這項發(fā)明的論文已發(fā)表在《高級能量材料》期刊上。美國能源部的能源前沿研究中心也正在支持這一研究。

鋰離子充電是通過鋰離子在電池內正極和負極兩端之間傳送產生化學反應來完成的，當電池內的能量被使用時，鋰離子就會通過電解液，從正極游向負極。當電池在充電時，它們又會向相反的方向游動。研究人員發(fā)現(xiàn)，電池的充電速度實際上受碳層結構的阻礙：碳層是非常地薄的，只有一個碳原子直徑的厚度，但是碳層邊緣至中心的距離卻比較長。充電時，鋰離子必須先沿著碳層的邊緣游動才能進入碳層中間。正是由于這個過程需時過長，一部分鋰離子可能會因為“交通阻塞”而滯留在碳層邊緣，所以充電時間才會更久。

研究團隊嘗試用硅取代碳。因為硅能容納更多的鋰原子：每個硅原子能容納4個鋰原子。然而，硅在充電的過程中會膨脹擴大，迅速分裂后導致電量流失。他們又嘗試將硅穩(wěn)定住，以此保持最大儲電量，再將硅夾在碳層中間，這樣就能利用硅的靈活性，讓電極中鋰原子的容量增大。

研究人員說：“加入硅了以后，電池能量密度增大，并且由于硅的膨脹特性，也大大減少碳層中能量的流失。”他們還利用化學氧化過程，在碳層中打了一個幾乎微不可見的小孔，命名為“平面間隙”，這樣就為鋰離子進入正極開辟出一條“捷徑”，使電池的充電時間縮短了10倍以上。論文的主要作者哈羅德·H·孔說：“哪怕一年內充電150次以上或是做更多的操作，這種電池仍然比目前市面上的鋰電池能量高出5倍以上。”

但目前這項研究完全是針對電池正極的，研究者們之后還將著手研究負極，以進一步提高電池的效率。他們還對正在發(fā)展中的電解液系統(tǒng)學科進行研究，希望使電池能在高溫環(huán)境中自動停止工作。