科學(xué)家們一直在尋找更加輕便高效的電池，如今已經(jīng)已經(jīng)取得重大進(jìn)展：他們制作出一種小電池，由十億個(gè)納米孔，或者說是能產(chǎn)生電流的微孔組成。

攝影：ALEXANDER KOZEN，馬里蘭大學(xué)ANSLAB實(shí)驗(yàn)室  撰文：Wendy Koch 

　　微型化在電池研發(fā)的方面是一件大事，人們一直在追求能夠儲存更多能量的電池，為汽車、建筑和個(gè)人電子設(shè)備供電。
 
　　直徑只有人類頭發(fā)八萬分之一的納米電池將帶給人類光明的前景。它們將促進(jìn)電動(dòng)汽車和再生能源的發(fā)展。電動(dòng)汽車一直苦于短暫的續(xù)航能力，而再生能源在無風(fēng)和沒有日照的時(shí)候，則需要存儲的能量來維持運(yùn)轉(zhuǎn)。
 
　　而最新的突破：“納米孔”則是微型化所達(dá)到的極致。它是一種陶瓷薄片上的孔洞，還沒有一顆鹽粒大。它包含了電池產(chǎn)生電流必須的所有組件。十億個(gè)這樣的孔洞，以蜂巢狀排列在一起，和一張郵票差不多大。
 
　　這種極小的電池不負(fù)眾望。據(jù)馬里蘭大學(xué)的研究者說，它充滿電只要12分鐘，可以反復(fù)充電上千次。上周他們把這項(xiàng)研究發(fā)表在同行評審期刊《自然納米科技》上。
 
　　“我們被它的性能震驚了。”研究的合著者、化學(xué)博士研究生Eleanor Gillette表示。她把這種快速充電的能力歸結(jié)為電流需要運(yùn)動(dòng)的距離很短。她認(rèn)為納米級電池能夠使得制造商在有限的空間內(nèi)集成進(jìn)更多的電池。
 
　　阿貢國家實(shí)驗(yàn)室的聯(lián)合能源存儲研究中心主任George Crabtree說：“這看起來是一個(gè)重大進(jìn)步?！彼J(rèn)為納米孔技術(shù)帶來了成倍的優(yōu)勢。因?yàn)榧{米孔都是完全相同的，一旦研究者確定最佳尺寸，就可以保證穩(wěn)定的結(jié)果，這將使大規(guī)模使用電網(wǎng)更有前途。
 
　　Crabtree表示，這類電池，就像最近在納米技術(shù)方面的其他進(jìn)展一樣，在十年前還是完全不可能的事情。盡管過去15年來，這個(gè)領(lǐng)域已經(jīng)已經(jīng)有了很大進(jìn)步，但直到最近才剛剛在電池蓄能上得到應(yīng)用。這為電池世界的變革打開了一道門。

這是顯微鏡中的畫面：幾百萬個(gè)納米孔擠在一個(gè)郵票大小的電池中。圖片：馬里蘭大學(xué)ANFLAB實(shí)驗(yàn)室 

   推動(dòng)電池技術(shù)更好的發(fā)展
 
　　這項(xiàng)技術(shù)所蘊(yùn)含的利益是巨大的。電動(dòng)汽車和再生能源被譽(yù)為氣候變化的解決之道。它們需要價(jià)格更便宜、性能更出色的電池，才能夠獲得廣泛的應(yīng)用。而公用事業(yè)也依賴于間歇性能源，風(fēng)能和太陽能是其電力的主要來源，它們需要后備電力供應(yīng)。
 
　　因此，這項(xiàng)科技競賽在校園、創(chuàng)業(yè)公司積極展開，甚至連通用電氣、IBM和豐田這樣的巨頭企業(yè)也參與進(jìn)來。它們要制造一種電池，能夠取得重大突破，而不是鋰電池那樣的漸進(jìn)式提高。行業(yè)領(lǐng)袖在20世紀(jì)70年代就開發(fā)出了鋰電池，并在20年后將其市場化。
 
　　部分研究者得到美國能源部提供的資金。他們努力開發(fā)和改進(jìn)了幾種通過化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電力的電池。大多數(shù)電池都有三個(gè)基本組成部分：電解液提供電子，陽極釋放電子，而陰極接受電子。
 
　　根據(jù)納米級的材料和結(jié)構(gòu)，科學(xué)家試圖在分子級層面上確認(rèn)最佳的尺寸。