科学家研发出新型电池原型，电量是过去的五倍 zz# PDA - 掌中宝
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1 楼
受人类肠道解剖学的启发，科学家们已研发出一种新型的电池原型，这种由生物学理论
支撑的方法能够为我们的数字设备提供更为强大的能源来源。
我们平常应用于智能手机和笔记本电脑的电池是锂离子电池，而这种电池原型能提供五
倍的锂离子电池能源密度。对比来看，它运用了锂硫电池及肠道模拟设计，该设计能最
终使得这些高能源密度的电池电量持久，足以应用于商业范畴。
本研究由英国剑桥大学的一支团队主导，虽然锂硫电池有着超高的能源密度，但其退化
比锂离子电池的退化快很多，而这项研究就克服了这一主要问题。
当锂-硫磺电池处于放电状态时，电解时阴极中的硫磺（原电池的正极）吸收来自阳极
（原电池的负极）中的锂。这种相互作用使得硫磺分子转化成名为多硫化物的链状结构。
在电池经历了无数次充电和放电的循环后，该反应开始给阴极施压，导致多硫化物结构
的小块片断开并进入至电池内连接两极的电解质。
一旦发生这种现象，电池就开始退化，因为电池内部储存能源的活跃材质正在流失。
模拟肠道电池的灵感正是来源于此。
我们人体内的小肠内有千千万万的微小的、指状的突出物——绒毛。这些突出物从肠壁
开始在肠内进行扩散，帮助我们在消化过程中吸收营养。
要实现这种功能，这些绒毛要极大地扩大人体肠内层的表面积，扩大次数高达约30次。
运用同一原理，该团队仿照绒毛发展了一种较轻的纳米结构材料。因此，当多硫化物结
构破裂时，电池内的突出物就能抓住这些破裂的物质，避免它们流入电解质。
这种绒毛状的结构层是由微小的氧化锌金属丝构成的，它覆盖了电池两极的表面。当电
池内的活跃物质出现松散现象时，这些金属丝能有效锁住这些物质，确保它能实现阴阳
两极的电气化学连接，从而避免电池的退化。
“这种结构层看似琐碎，但意义重大，”来自剑桥大学的材料科学家保罗·考克森（
Paul Coxon）说，“它使得我们突破阻碍发展更优电池的瓶颈，并向前进了一大步。”
虽然锂硫电池已发展了数年，由于硫磺会熔于电解质导致电池失效，实现锂硫电池技术
的商业化对于任何人来说都是难题。
然而，在绒毛状物质的帮助下，未来锂硫电池商业化的实现将不成问题。
“配以有序的纳米结构，化学功能的结构层能在电池充电和放电的过程中锁住并重新利
用熔解的活跃物质，这还是头一次！”研究人员之一赵腾说。
“通过利用来源于自然世界的灵感，我们能够找到对策，实现加快下一代电池发展的愿
望。”
测试显示，在200次的充电循环后，纳米结构确保电池原型每次充电循环只损失约0.05%
的能源能力，这使得锂硫电池几乎和每次充电循环损耗平均0.025%-0.048%能力的锂离
子电池同样的稳定。
研究人员承认他们的电池原型目前只用于验证概念，这意味着还需要好几年的时间，锂
硫电池才能出现在我们的智能手机、相机和掌上游戏机中。
但既然我们知道了如何稳定能源的载体，就意味着我们朝更强力的电池进了一大步，也
意味着我们正在摆脱锂原子电池的局限性。
“这是一种把我们从一些令人困扰和尴尬的小问题中解救出来的方式，”考克森说。
“我们已经和我的电子设备合为一体了——最终，我们只能尽力把这些设备的运行变得
更好，从而让我们的生活更加美好。”
支撑的方法能够为我们的数字设备提供更为强大的能源来源。
我们平常应用于智能手机和笔记本电脑的电池是锂离子电池，而这种电池原型能提供五
倍的锂离子电池能源密度。对比来看，它运用了锂硫电池及肠道模拟设计，该设计能最
终使得这些高能源密度的电池电量持久，足以应用于商业范畴。
本研究由英国剑桥大学的一支团队主导，虽然锂硫电池有着超高的能源密度，但其退化
比锂离子电池的退化快很多，而这项研究就克服了这一主要问题。
当锂-硫磺电池处于放电状态时，电解时阴极中的硫磺（原电池的正极）吸收来自阳极
（原电池的负极）中的锂。这种相互作用使得硫磺分子转化成名为多硫化物的链状结构。
在电池经历了无数次充电和放电的循环后，该反应开始给阴极施压，导致多硫化物结构
的小块片断开并进入至电池内连接两极的电解质。
一旦发生这种现象，电池就开始退化，因为电池内部储存能源的活跃材质正在流失。
模拟肠道电池的灵感正是来源于此。
我们人体内的小肠内有千千万万的微小的、指状的突出物——绒毛。这些突出物从肠壁
开始在肠内进行扩散，帮助我们在消化过程中吸收营养。
要实现这种功能，这些绒毛要极大地扩大人体肠内层的表面积，扩大次数高达约30次。
运用同一原理，该团队仿照绒毛发展了一种较轻的纳米结构材料。因此，当多硫化物结
构破裂时，电池内的突出物就能抓住这些破裂的物质，避免它们流入电解质。
这种绒毛状的结构层是由微小的氧化锌金属丝构成的，它覆盖了电池两极的表面。当电
池内的活跃物质出现松散现象时，这些金属丝能有效锁住这些物质，确保它能实现阴阳
两极的电气化学连接，从而避免电池的退化。
“这种结构层看似琐碎，但意义重大，”来自剑桥大学的材料科学家保罗·考克森（
Paul Coxon）说，“它使得我们突破阻碍发展更优电池的瓶颈，并向前进了一大步。”
虽然锂硫电池已发展了数年，由于硫磺会熔于电解质导致电池失效，实现锂硫电池技术
的商业化对于任何人来说都是难题。
然而，在绒毛状物质的帮助下，未来锂硫电池商业化的实现将不成问题。
“配以有序的纳米结构，化学功能的结构层能在电池充电和放电的过程中锁住并重新利
用熔解的活跃物质，这还是头一次！”研究人员之一赵腾说。
“通过利用来源于自然世界的灵感，我们能够找到对策，实现加快下一代电池发展的愿
望。”
测试显示，在200次的充电循环后，纳米结构确保电池原型每次充电循环只损失约0.05%
的能源能力，这使得锂硫电池几乎和每次充电循环损耗平均0.025%-0.048%能力的锂离
子电池同样的稳定。
研究人员承认他们的电池原型目前只用于验证概念，这意味着还需要好几年的时间，锂
硫电池才能出现在我们的智能手机、相机和掌上游戏机中。
但既然我们知道了如何稳定能源的载体，就意味着我们朝更强力的电池进了一大步，也
意味着我们正在摆脱锂原子电池的局限性。
“这是一种把我们从一些令人困扰和尴尬的小问题中解救出来的方式，”考克森说。
“我们已经和我的电子设备合为一体了——最终，我们只能尽力把这些设备的运行变得
更好，从而让我们的生活更加美好。”
