美科學家研制發(fā)泡銅電池

如今，隨著智能手機的功能越來越豐富，工作、生活都離不開手機，但是刷微信、看視頻、玩游戲等使用手機越來越頻繁，耗電越來越厲害。無論是蘋果、三星，還是國產(chǎn)手機用戶，出門必帶充電寶成為智能手機時代的標配。續(xù)航時間短成了困擾整個手機行業(yè)以及廣大消費者的難題。并且，除了智能手機，太陽能電站、風電場也深受電池技術限制，也需廉價、耐用且電量高的電池來存儲電能。

電池幾乎成為了所有用電設備的“軟肋”。美國科羅拉多州立大學化學家Amy Prieto 為此，她成立了一家專門研制電能存儲設備的公司。該公司將推出一款比現(xiàn)有鋰離子電池更安全、更廉價、充電更快并且對環(huán)境更為友好的新型電池——發(fā)泡銅電池。

傳統(tǒng)電池有兩個缺點較為重要：能量密度低和功率密度低。前者指傳統(tǒng)電池在現(xiàn)有體積的前提下，很難保證智能手機擁有兩天以上的續(xù)航時間；后者則指電池充電時間長，而使用時間短。Amy Prieto團隊通過重新設計一系列電池組件，如銅銻化物負極和聚合物電解質(zhì)材料等來解決上述問題。其中，最為重要的設計是，該團隊利用一種發(fā)泡金屬（發(fā)泡銅）來充當電池負極上的集流體（即將負責電池活性物質(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。先在發(fā)泡銅材料上鍍上由銅銻化物材料制成的負極。然后，將負極放置到特定溶液中，讓固體電解質(zhì)在電化學聚合反應的作用下，沉積到負極上面。最后，研究人員用一張鋁網(wǎng)作為電池陽極，制作成電池。

這種發(fā)泡銅電池的制造成本僅為傳統(tǒng)鋰離子電池成本的一半。同時，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，且充電時間縮短為五到十分之一，壽命卻增加了十倍。更重要的是，這種新型電池還具有更為安全和環(huán)保的特性。該團隊已經(jīng)成功在一塊銅板上制造了電池的二維模型，并開展三維電池模型試驗。