每個月我們總能看到一兩項所謂的電池技術革命,但時至今日,電池仍然是電子設備升級進化的最大障礙。
有些科學家就是不信邪,他們下決心一定要找到電池技術革命的突破口。當然,有些科學家腦洞比較大,常規的石墨烯、電解鋁之外,他們找到了一些更稀奇古怪的電池材料,比如蘑菇、蛋殼和蘆葦。
聽起來像是腦子進水了,但你還別不信,這些玩意用來做電池,還真有點科學道理和技術含量在裡面。
蘑菇電池創意來自兩位加州大學河濱分校的夫妻檔工程師,夫妻倆之前就一直在研究怎麼用自然材料代替目前的電池材料,如今,他們終於發現,蘑菇就是理想的替代材料。
當然,蘑菇也有品種要求,平時下火鍋的金針菇、平菇、香菇可不行,需要專門的褐蘑菇,一種蓋大柄粗的大型褐色蘑菇品種。不過價錢也沒比普通蘑菇貴多少,普通人都買得起的那種。
(圖2、蘑菇變電池的過程)
把這種蘑菇做成電池材料,說簡單也簡單,只要三步,第一步,把蘑菇傘蓋表層剝離下來,第二步,在900度環境下加熱剝離的表層,把它變成碳納米帶結構,第三步,在反應中添加氫氧化鉀,最終生成包含孔洞結構的納米粒子帶。
這種納米粒子帶,就是用來做電池的原材料啦。
當然,只是原材料,之後,它要被做成電池的陽極,用來代替現在大部分鋰電池所用的石墨陽極。
(圖3、碳納米結構是關鍵)
所以,你可能看懂了,這“蘑菇皮”其實本身不是電池,只是用來代替原有陽極。而碳納米結構的“蘑菇皮”陽極,能在鋰離子進入或離開時展現出巨大的伸縮性,提供更大的電流。
不過,相比普通鋰電池,蘑菇電池碳納米結構陽極所具有的伸縮性,最大優勢是充放電數百次之後,內部結構中原來關閉的空隙會打開,夫妻倆做出了一枚紐扣電池,700次放電測試後發現電池容量增加25%。
簡單來說,就是越用電池容量越大了,買來時1000mAh,用上一段時間,竟然變成1250mAh的了。
其他幾種奇葩電池,蛋殼電池、蘆葦電池等,其實都是差不多的原理,利用原料的自然結構,改造成和石墨烯差不多的碳納米結構,增加鋰離子的通過能力。
這些自然材料相比石墨材料的另一個優勢,就是不需要使用大量的硫酸和氫氟酸來製造石墨,蘑菇、雞蛋、蘆葦什麼的,還能大規模種植或養殖,原料又便宜又容易製造。
(圖4、蘆葦電池材料)
當然,最後從原料製作成電池陽極原材料的步驟,還稍微有點複雜,暫時沒法規模化。
最後,這些生物材料的挖掘利用,除了電子設備廠商,更興奮的估計要屬廣大吃貨,比如有人已經在考慮,做小雞燉電池、番茄炒電池時候,是不是應該少加點鹽、或者用電池包粽子的時候,多加顆甜棗……
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