突破性的微电池充电速度比竞争技术快1,000倍

伊利诺伊大学厄本那-香槟分校（UI）的研究人员宣布了他们的新型微型电池，即使是最好的超级电容器也无法使用，并且可以推动无线电通信和紧凑型电子产品的新应用。

该图说明了伊利诺伊大学的高功率电池技术。离子在锂离子电池中的三维微电极之间流动。图片来源：伊利诺伊大学贝克曼先进科学技术学院。

新闻稿表明，新的微型电池是地球上功能最强大的电池。它们只有几毫米的大小，但是却打了个拳头，以至于驾驶员可以使用由这些电池供电的手机来启动坏掉的汽车电池，然后在“眨眼之间”给手机充电。这是一个很大的要求。

在UI Bliss机械科学与工程教授William P. King的带领下，研究人员在4月16日的《自然通讯》上发表了他们的研究结果。该论文当然经过同行评审，并且硬性细节指出锂离子微型电池的功率密度高达7.4 mWcm2− m1，μ这−等于或超过最佳超级电容器的功率密度，并且是其他微型电池的2,000倍。

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这看起来很严重。..

金教授说：“这是思考电池的全新方法。电池可以提供比以往任何时候都更大的功率。在最近的几十年中，电子学变得越来越小。计算机的思维部分已经变小。电池已经远远落后了。这是一种微技术，可以改变所有这些情况。现在，电源与其他电源一样具有高性能。”

该团队的主要见解是，电池微体系结构可以同时优化离子和电子的传输，以实现高功率传输，此处实现为三维双连续叉指式微电极。电池微体系结构提供了功率和能量密度之间的权衡，这导致了高性能电源的发展，并且可以扩展到更大的区域。

研究摘要中的3D电池图像。

使用当前可用的电源，用户不得不在功率和能量之间进行选择。对于需要大量功率的应用，例如在远距离广播无线电信号，电容器可以非常快速地释放能量，但只能存储少量能量。对于需要大量能量的应用程序（例如长时间播放收音机），燃料电池和电池可以容纳大量能量，但会释放或缓慢充电。

研究生，论文的第一作者詹姆斯·皮库尔（James Pikul）说：“这是一种牺牲，如果您想要高能量，就无法获得高能量；如果您想要高功率，则很难获得高能量。但是对于非常有趣的应用程序，尤其是现代应用程序，您确实需要两者。那就是我们的电池开始做的事情。实际上，我们正在向储能设计领域中的某个领域发展，这是当今技术所不具备的。”

新的微型电池既可以提供能量也可以提供能量，通过稍微调整结构，研究人员可以在功率与能量之间的较大范围内对其进行调节。

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新的微型电池的高性能归功于其内部的三维微观结构。电池具有两个关键组成部分：阳极（负极侧）和阴极（正极侧）。金和皮库尔在材料科学和工程学教授保罗·布劳恩斯（Paul Brauns）小组的新颖快速充电阴极设计的基础上，开发了一种匹配的阳极，然后又开发了一种新方法，可以在微观尺度上集成两个组件，从而制造出性能卓越的完整电池。

有了这么大的功率，电池可以使传感器或无线电信号的广播距离扩大30倍，或者设备的体积可能缩小30倍。这些电池可充电，充电速度是竞争技术的1000倍。“想像一下，用不到一秒钟的时间就能把信用卡薄的手机装扮成现实”。除了消费类电子产品外，医疗设备，激光器，传感器和其他应用在具有此类电源的技术上也有望实现飞跃。

金说得很对：“到目前为止，任何一种电子设备都受电池尺寸的限制。考虑一下个人医疗设备和植入物，其中的电池是一块巨大的砖块，并与脆弱的电子设备和细小的电线相连。现在电池也很小了。”

这些团队的未来计划是努力将其电池与其他电子元件集成在一起，并以低成本制造。

皮库尔说：“现在我们可以跳出框框思考了。它是一项新的使能技术。它不是对先前技术的逐步改进；它打破了能源的常规范式。它使我们能够做不同的新事物。”

金教授绝非轻描淡写。他还隶属于贝克曼先进科学技术学院；弗雷德里克·塞茨材料研究实验室；微纳米技术实验室；以及伊利诺伊大学的电气和计算机工程系。

细节仍然很薄。能量和功率密度的数字也不重要，也不重要。第一个障碍，费用，无人解决。我们希望更多。

对于那些从事电池行业的人来说，这份研究论文值得一看。对于我们其余的人来说，即使美国政府部门，空军科学研究所帮助资助了将这些事情公开发布的工作，酬劳墙依然存在。

另一方面，只需区区32美元，就可以购买一本，这样该技术就不会在美国呆上一天-它可能已经被淘汰了。这就是生活。

通过。布莱恩·韦斯滕豪斯