美國普渡大學(Purdue University)的研究人員為鋰離子電池開發出一種新的電極設計，利用鍚氧奈米粒子網路取代傳統的石墨電極，可望使電池的充電時間從幾個小時縮短到幾分鐘內完成。
當今大多數鋰離子電池的陽極都是由石墨製造而成的，理論上只能達到372mA-hr/g的最大儲存容量，因而阻礙了電池技術的進步。
普渡大學的研究人員以基於「多孔互連」鍚氧化物結構的陽極進行一系列的實驗，這種鍚氧結構能夠實現比石墨充電容量理論值更高兩倍的儲存容量。根據研究人員的展示，這種實驗性的電池陽極能夠在30分鐘內完成充電，並提供430mA-hr/g的儲存容量。
這種新的電池陽極是由互連的鍚氧化物奈米粒子「有序網路」所組成的，使其十分適用於實際的商業生產。普渡大學化學工程副教授Vilas Pol解釋，因為它們只需透過在沸水中添加錫醇鹽先質後再進行熱處理即可合成。
Pol說：「這是一種在沸水中加熱金屬-有機先質的簡單快速方法。所採用的先質化合物是固體錫醇，這是一種類似於具有成本效益以及廣泛使用的鈦醇鹽，未來也會成為完全可負擔得起的材料。」
這項研究已發表於最新一期的《先進能源材料》(Advanced Energy Materials)期刊上。
在電池的充放電週期，當錫氧化物奈米粒子在加熱到攝氏400度時，就會自組裝成為一種含孔隙的網路，而使材料膨脹、收縮或呼吸。
「這些孔隙空間在此結構中非常重要，」普渡大學博士後研究助理Vinodkumar Etacheri說，「如果少了適當的孔隙大小，以及各個錫氧化物奈米粒子之間的互連，就會使電池發生故障。」
編譯：Susan Hong
(參考原文：Tin-oxide nanoparticle network for fast-charging batteries，by Paul Buckley)
Source:電子工程專輯
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