锂电池的扩容之道

对于手机和平板等智能设备来说，在光鲜的外表之下，有一个致命的缺点：电池不给力。这个问题随着智能手机的屏幕扩大化而愈发的凸显出来。其实，在笔记本的身上，这个问题早就体现出来了，只是因为有个外接电源线，就把这个问题给淡化了。但是，便携设备则不同了，它们不能依靠外部的电源来供电，因此，电池的“耐力”就成了设备的“生命线”。

现在所流行的电池就是锂离子电池，更高级的则为锂离子聚合物电池。这种电池，由埃克森的M.S.Whittingham在1970年用硫化钛作为正极材料而制成。到了1991年索尼公司第一家推出了商用的锂离子电池。从此，电子产品的一个新时代就开启了。锂电池的优点是重量轻，容量大，无记忆效应，其能量密度是同重量的镍氢电池的2倍左右。其以碳素材料为负极，以含锂的化合物作正极，没有金属锂存在，只有锂离子。当对电池进行充电时，电池的正极上有锂离子生成，生成的锂离子经过电解液运动到负极。而作为负极的碳呈层状结构，它有很多微孔，达到负极的锂离子就嵌入到碳层的微孔中，嵌入的锂离子越多，充电容量越高。同样，当对电池进行放电时（即我们使用电池的过程），嵌在负极碳层中的锂离子脱出，又运动回正极。回正极的锂离子越多，放电容量越高。我们通常所说的电池容量指的就是放电容量。

锂电池诞生的初期，其容量还能负担的起便携产品的功耗。但是随着便携产品的小型化，多功能化以后，锂电池越来越有着力不从心的感觉。给锂离子电池扩容，就成了大家所最为关心的问题。

最近，有一则报道称，美国西北大学的工作人员有了新成果，能使锂电池的容量以及充电速度提升十倍。这个成果是由华裔教授HaroldKung及其研究团队所取得的。

上面提过，锂离子电池的储电量是由电池内部的锂离子数量决定的。在由石墨烯组成的传统锂离子电池中，每六个碳原子可容纳一个锂原子。孔博士和同事将细小的硅簇夹在两层石墨烯中间。在充电和放电过程中，石墨烯和硅簇一起膨胀、收缩，却又不至于破裂。这样一来，不仅硅的形态得以保持稳定，穿梭于电池中的锂离子数量也增加到了最大。而对于充电速度的提高，孔博士的团队运用化学氧化过程，在石墨烯片上钻出了数以百万计的小孔，每一个小孔的直径都在10到20纳米之间。这样一来，锂离子就能更加自由地在电池中穿行，充电速度也随之提高了。

目前，这个技术虽然有效却并不完善，经测试，在充电150次以后，新电池的容量和充电速度都会骤降。不过，即使这样，它也比市面上的电池效率高出5倍。

如果这项技术得以推广，相信会使得便携产品的发展进一步加快。因为，电池能做得更小更强，其他的器件就有更大的发挥空间了。