電動車電池供電問題還不少,如充電耗時太久,而行駛的路程較短。此外,電池大而笨重、駕駛員無法迅速提速,也令人不滿。

美國加州大學河濱分校伯恩斯工程學院的研究人員重新設計了電池的組成材料,不但環(huán)保,而且能解決上述問題。他們認為,設計出形狀可調(diào)整的納米顆粒,可以開發(fā)出體積更小、功能更強大的節(jié)能電池。此外,研究人員還修改了電池組件的大小和形狀,以減少充電時間。該項目首席研究員大衛(wèi)-凱瑟魯斯表示,“這是提高電池效率的最基本、最關(guān)鍵的一步”。除了電動汽車,改造后的電池還可以用于存儲市政能源,包括太陽能和風能。

《晶體成長與設計》雜志新發(fā)表的一篇文章對最初的研究發(fā)現(xiàn)進行了概述,文章名為“磷酸鐵鋰納米結(jié)構(gòu)的溶劑熱合成、發(fā)展及性能”。

凱瑟魯斯的仿生學和納米材料實驗室的研究員開始集中精力研究電池的一種材料組件—陰極,借此提高鋰離子電池的效率。

磷酸鐵鋰是陰極的一種,因其低成本、低毒、熱穩(wěn)定性和化學穩(wěn)定性等優(yōu)點而被用于電動車。然而,由于其導電性和鋰離子移動性較差,因而商業(yè)潛力十分有限。一些合成方法通過控制粒子的成長,來克服這些不足。然而,凱瑟魯斯及其團隊采用溶劑熱合成法,將反應物置入類似于高壓鍋的容器中,在高壓下進行加熱。

凱瑟魯斯及其團隊使用混合溶劑來控制粒子的大小、形狀和結(jié)晶度,然后嚴密監(jiān)控如何形成磷酸鐵鋰。如此一來,他們就能夠確定所形成的納米結(jié)構(gòu)及其在電池中的性能之間的聯(lián)系。

一般情況下,磷酸鐵鋰的形狀控制粒子中的納米晶體厚度,相當于人類一根頭發(fā)的1/5000。通過對納米晶體的控制,凱瑟魯斯團隊發(fā)現(xiàn)需要更多功率的電池有可能問世。

這些粒子的尺寸和形狀可被調(diào)整,為鋰離子傳輸提供了更多插入點和更短的路徑長度,因此提高了電池的效率。凱瑟魯斯及其團隊正著手改善過程,這不僅可以提高性能,降低成本,而且也可以大范圍采用。