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科技日報(bào)記者?張夢然
不可充電電池（原電池）依然在許多重要用途中發(fā)揮著關(guān)鍵作用，例如起搏器等植入式醫(yī)療設(shè)備。美國麻省理工學(xué)院研究人員利用一種對能量輸送具有活性的材料，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的非活性電池電解質(zhì)，以提高原電池的能量密度。在給定的功率或能量容量下，新方法可使電池使用壽命增加50%，或相應(yīng)地減小尺寸和重量，同時(shí)還能提高安全性，而成本幾乎沒有增加。該研究發(fā)表在最近的《美國國家科學(xué)院院刊》雜志上。
延時(shí)系列圖像顯示新型電池在幾天內(nèi)完全放電。在放電過程中，電池中的新“陰極電解液”材料會化學(xué)轉(zhuǎn)化為微紅色的化合物，因此放電越多顏色越深。圖片來源：麻省理工學(xué)院
更換心臟起搏器或其他醫(yī)療植入物中的電池需要進(jìn)行外科手術(shù)，因此延長電池壽命可能對患者的生活質(zhì)量產(chǎn)生重大影響。之所以在此類重要設(shè)備中使用原電池，因?yàn)樵诮o定尺寸和重量的情況下，原電池可提供大約3倍于可充電電池的能量。
研究團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新的關(guān)鍵是一種新型電解質(zhì)。使用一種新的液態(tài)氟化化合物，他們發(fā)現(xiàn)可將陰極和電解質(zhì)的一些功能結(jié)合在一種化合物中，這可減輕典型原電池的大部分重量。
研究人員解釋說，除了這種新化合物之外，還有其他材料理論上可在高容量電池中發(fā)揮類似的陰極電解液作用，但這些材料的固有電壓較低，與傳統(tǒng)起搏器用CFx電池中的電壓不匹配。因?yàn)殡姵氐目傒敵霾荒艹^兩種電極材料中較小的那個(gè)，額外的容量會因?yàn)殡妷翰黄ヅ涠速M(fèi)掉。但是對于這種氟化液體新材料，其主要優(yōu)點(diǎn)之一是它們的電壓與CFx的電壓非常一致。
在傳統(tǒng)CFx電池中，液體電解質(zhì)必不可少。但是，這些電解質(zhì)實(shí)際上是化學(xué)惰性的，構(gòu)成電池重量的一部分。這意味著大約50%的電池關(guān)鍵部件（主要是電解質(zhì)）是非活性材料。但在采用氟化陰極材料的新設(shè)計(jì)中，自重可減少到20%左右。
新電池還作了安全改進(jìn)，使用了無毒和不具腐蝕性的陰極電解液材料。初步測試表明，其保質(zhì)期超過一年，這是原電池的一個(gè)重要特征。這種新材料的另一大優(yōu)勢是它能很容易地集成到現(xiàn)有電池的制造工藝中，使用新材料的電池成本也與現(xiàn)有電池相當(dāng)。
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