中國儲(chǔ)能網(wǎng)訊：想象一下如下場景：你用手機(jī)中的GPS搜尋附近評(píng)價(jià)較高的咖啡館。到了咖啡館，在排隊(duì)間歇，你用手機(jī)來自拍，并分享到社交網(wǎng)絡(luò)。開始品嘗到手的拿鐵時(shí)，你的眼睛可能又會(huì)盯著手機(jī)播放的電影。
上述場景對(duì)很多人來說都不陌生，但其存在的前提則是手機(jī)電池一直有電。
其實(shí)，電池一直是制約智能手機(jī)發(fā)展的瓶頸之一。并且，除了智能手機(jī)，太陽能電站、風(fēng)電場也深受電池技術(shù)限制。這些場所亟需廉價(jià)、耐用且電量高的電池來存儲(chǔ)電能。
“電池幾乎成為了所有用電設(shè)備的‘軟肋’。”美國科羅拉多州立大學(xué)化學(xué)家Amy Prieto說。
為此，她成立了一家專門研制電能存儲(chǔ)設(shè)備的公司。該公司將推出一款比現(xiàn)有鋰離子電池更安全、更廉價(jià)、充電更快并且對(duì)環(huán)境更為友好的新型電池——發(fā)泡銅電池。
目前市面上的電池存在售價(jià)高、易發(fā)熱、壽命短且制造過程會(huì)污染環(huán)境等一系列缺點(diǎn)。但在Amy Prieto看來，其中有兩個(gè)缺點(diǎn)最為重要：能量密度低和功率密度低。
她解釋說，前者指傳統(tǒng)電池在現(xiàn)有體積的前提下，很難保證智能手機(jī)擁有兩天以上的續(xù)航時(shí)間；后者則指電池充電時(shí)間長達(dá)數(shù)小時(shí)，而不是幾分鐘。
Amy Prieto團(tuán)隊(duì)通過重新設(shè)計(jì)一系列電池組件，如銅銻化物負(fù)極和聚合物電解質(zhì)材料等來解決上述問題。其中，最為重要的設(shè)計(jì)是，該團(tuán)隊(duì)利用一種發(fā)泡金屬——發(fā)泡銅來充當(dāng)電池負(fù)極上的集流體（即將負(fù)責(zé)電池活性物質(zhì)產(chǎn)生的電流匯集起來以便形成較大的電流對(duì)外輸出的部件）。
Amy Prieto說，相比平面電極，發(fā)泡銅材料因具有較大的表面積，可以顯著提升電池的能量密度和功率密度。
“而且這種器件還比較容易制造?！盇my Prieto介紹，他們先在發(fā)泡銅材料上鍍上由銅銻化物材料制成的負(fù)極。然后，將負(fù)極放置到特定溶液中，讓固體電解質(zhì)在電化學(xué)聚合反應(yīng)的作用下，沉積到負(fù)極上面。最后，研究人員用一張鋁網(wǎng)作為電池陽極，制作成電池。
Amy Prieto估計(jì)這種電池的制造成本僅為傳統(tǒng)鋰離子電池成本的一半。同時(shí)，在擁有同樣的電量的前提下，其體積僅為傳統(tǒng)電池的三分之二，且充電時(shí)間縮短為五到十分之一，壽命卻增加了十倍。
更為重要的是，這種新型電池還具有更為安全和環(huán)保的特性。首先，固體電解質(zhì)的自燃風(fēng)險(xiǎn)要比液體電解質(zhì)小得多。另外，在整個(gè)制造過程中，該團(tuán)隊(duì)選擇水而不是其他化學(xué)物質(zhì)來作為基本反應(yīng)物?！爸拔艺J(rèn)為這是不可能的，但至少目前來看，用水的效果很好?！盇my Prieto說。
目前，該團(tuán)隊(duì)已經(jīng)成功在一塊銅板上制造了電池的二維模型，正在開展三維電池模型試驗(yàn)?！耙荒曛?，電池原型即會(huì)面世，屆時(shí)，我們將請(qǐng)第三方機(jī)構(gòu)對(duì)其進(jìn)行測試。”Amy Prieto說，“此后，我們還將開展小規(guī)模的市場測試?！?
