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納米專家麥立強教授——
ET時代話新型電池


21世紀,人類正面臨嚴峻的能源問題。2012年12月27日,武漢理工大學-哈佛大學納米聯(lián)合重點實驗室執(zhí)行主任麥立強教授做客科學研究方法論壇,介紹了有關納米新能源的研究進展。
“如今,很多人都認為我們處于IT時代,然而有一些教授卻持有不同意見。在他們看來,信息技術雖然重要,但能源技術卻愈發(fā)受人關注,因此就有了ET(能源技術)時代的說法?!丙溋姳硎?,能源問題目前已引起許多國家關注,有關納米儲能材料的研究也在不斷開展。
麥立強介紹說,目前使用的鋰離子電池已漸漸不能適應現(xiàn)代生活的種種需求。比如,以鋰離子電池為動力的電動汽車,最多行駛路程只有160公里左右?!袄@著武昌、漢口、漢陽轉一圈,電池就沒電了,汽車就拋錨了,這顯然不能滿足人們的生活需求?!丙溋娦χf:“可是新型電池卻可以讓電動汽車行駛550公里以上?!彼硎?,新型電池不但要有足夠的容量和良好的安全性,還需具備充電快等特點?!盀榱诉_到這些需求,新型電池就必須采用特別的材料制作?!?br>“相對于傳統(tǒng)材料,在新型電池制作上,納米材料有著不可替代的優(yōu)勢?!丙溋姙榇蠹抑鹨涣信e納米材料的優(yōu)點:微粒小,有很大的比表面積,能夠和電解液充分接觸;活性位點很多;離子的傳輸路徑極短?!耙虼怂陔娀瘜W儲能方面顯示出巨大的優(yōu)勢?!?br>在諸多納米材料中,釩氧化物納米材料脫穎而出,成為新型電池材料的絕佳選擇。它不但能提高電池的整體性能,成本也不高,在安全性方面表現(xiàn)也很出色。然而,釩氧化物納米材料做成的新型電池也有缺點,那就是快速的容量衰減,在100次循環(huán)之后,它的容量會衰減到40%,遠遠不能滿足使用要求。
在研究中,麥立強發(fā)現(xiàn)電池的容量衰減是由于電導率的下降和結構的劣化。他提出,通過提高電導率來改善電池的性能。同時在電池結構方面,麥立強還嘗試構筑分級結構,即采用一根納米線和很多的納米短棒構成的超長分級設計。該研究是否可以提高釩氧化物納米材料新型電池的性能,還需要進一步研究。