虽然探索火星的口号喊了好多年，但到目前为止人类的进度仍是“准备中…”。不过饭要一口口吃，路也要一步步走，近期一项相关的相关研究成果被公布，也算是为人类的火星探索计划打了一剂强心剂。

更轻、更快充电的电池可能是为宇航服供电的一种更有效的方式

近日，一篇题为 “Three-Dimensional Si Anodes with Fast Diffusion, High Capacity, High Rate Capability, and Long Cycle Life”的文章发表在美国化学学会杂志上。来自克莱姆森大学的科学家在一项电气化研究中制造出了一种更轻、充电速度更快的电池，相当适合为宇航服，甚至是火星车供电。该校科学院物理和天文学系助理教授波迪拉表示，这种革命性的新型电池可能很快就会用于美国的卫星。

“大多数卫星主要从太阳获得电力，”波迪拉说。“但卫星必须要储存够它们处于地球阴影时所需的能量。我们必须使电池尽可能轻，因为卫星重量越大，其任务成本越高。”

要理解该小组的突破，你可以把锂离子电池中的石墨阳极想象成一副扑克牌，其中每张牌代表一层石墨，用来储存电荷。但问题在于，常用的负极材料石墨不能储存很多电荷，因此该研究团队选择“硅”作为突破点。

虽然硅的高储电能力让人侧目，但这种材料在充放电的过程中会分解成更小的碎片。该团队便想到可以使用微小的硅“纳米”颗粒来提高稳定性，这样电池循环寿命能更长。而新电池也不再是一副由石墨制成的卡片，而是使用了一层名为Buckypaper的碳纳米管材料，硅纳米颗粒被夹在中间。“有了这种内部包装，即使硅颗粒碎裂，它们也还在夹层中，”波迪拉说。

横截面元素图显示了硅纳米颗粒电极的显微结构

“独立的碳纳米管薄片使硅纳米粒子相互之间保持电连接，”该研究的第一作者Shailendra Chiluwal说。“这些纳米管形成了一个准三维结构，即使在500次循环后也依旧能将硅纳米粒子拉拢在一起，并减轻了纳米粒子断裂产生的电阻。”

使用硅作为负极材料及纳米管作为缓冲机制，不仅可以增加电池容量，减轻电池重量，还可以以更高的电流对电池进行充电，这意味着充电时间更短。这对穿着电池动力服的宇航员来说是个福音，对那些要把宇航员送到目的地的科学家和工程师来说也是个福音。

“硅在该领域中，就是研究人员的‘圣杯’，”CNI的主任、NASA拨款的主要研究者Rao说。Rao还表示，新的电池很快就会被应用到电动汽车上。

来源：scitechdaily

粉体圈Coco编译