美研制新型锂电池电量增加十倍

付仅１宣思　

Ｓｃｉｅｌｌｃｅ　ａｆｔｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｌ秘　ｌｎａｔｉＯｉｌ　

氮化镓薄膜则可作为其中的Ｐ。自由载子将　

禁在这个界面区域内。压电一光电效应可　

ｃ寸设备施加Ｏ．０９３％压应力的情况下，使发　

虽度提升１７倍，令结点电流增强４倍，从而　

七电转化率提高约４．２５倍。而在合适外应力　

乍用下，新装置的外部效率可达到７．８２％，　

超过了传统ＬＥＤ的外量子效率。　

研究小组制成的ＬＥＤ能发出波长约为　

Ｉｎｔｏ的紫外线，但王中林教授认为未来可延　

可见光范围，适用于各类光电设备。目　

高效的紫外线发射器在化学、生物、航　

亢天、军事和医疗技术领域都有需要。　

王中林教授还表示，此次研究开辟了利用　

乜．光电效应调整光电设备的新领域。大幅　

［卜ＬＥＤ照明设备的效率有望带来可观的能源　

勾，这对于在绿色和可再生能源技术领域　

用而言十分重要，此外，这一发现还能　

于其他由电场控制的光学器件上。　

（科技日报）　

砷化镓太阳雒电池　

有望打破能效记录　

美国科学家通　

过与传统科学研究　

相反的新思路，用　

砷化镓制造出了最　

高转化效率达　

２８．４％的薄膜太阳　

能电池。该太阳能　

电池效率提升的关　

键并非是让其吸收　

更多光子而是让其　

释放出更多光子，　

未来用砷化镓制造　

的太阳能电池有望　

突破能效转化记录　

的极限。　

２０１　１年第８卷第６期（总第４５期）　

过去，科学家们都强调通过增加太阳能吸　

收光子的数量来提升太阳能电池的效率。太　

阳能电池吸收阳光后产生的电子必须被作为　

电提取出来，而那些没有被足够快速提取出　

的电子会衰变并释放出自己的能量。　

美国能源部下属的劳伦斯伯克利国家实验　

室科学家伊莱・亚布鲁诺维契领导的研究表　

明，如果这些释放的能量作为外部荧光排放　

出来，太阳能电池的输出电压就会提高。亚　

布鲁诺维契说：　“我们的研究表明，太阳能　

电池释放光子的效率越高，其能源转化效率　

和提供的电压就越高。外部荧光是太阳能电　

池转化效率达到理论最大值——肖克莱・奎塞　

尔效率极限的关键。对于单Ｐ—ｎ结太阳能电池　

来说，这个最大值约为３３．５％。”　

参与研究人员欧文・米勒解释道，在太阳　

能电池的开路环境中，电子无处可去，就会　

密密挤在一起，理想的情况是，它们排放出　

外部荧光，精确地平衡入射的太阳光。　

基于此，由亚布鲁诺维契联合创办的阿尔　

塔设备公司使用亚布鲁诺维契早期研发的单　

晶薄膜技术——外延层剥离技术，用砷化镓制　

造出了最高转化效率达２８．４％的薄膜太阳能电　

池。这种电池不仅打破了此前的转化效率，　

其成本也低于其他太阳能电池。目前效率最　

高的商用太阳能电池由单晶硅圆制造，最高　

转化效率为２３％。砷化镓虽然比硅贵，但其收　

集光子的效率更高。就性价比而言，砷化镓　

是制造太阳能电池的理想材料。　

亚布鲁诺维契说：　“太阳能电池的高性能　

与外部荧光有关，我们的理论将显著改变未　

来太阳能电池的面貌，我们将生活在一一个太　

阳能电池非常便宜而且高效的世界中。”　

（中科院上海硅酸盐研究所）　

美研制新型锂电池　

电量增加十倍　

美国麦考密克工程和应用科学院的一　个科　

研组日前表示，他们利用碳和硅混合层给当　

科搜１置思　

Ｓｃ１　ｎｃ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏ１ｏｇｙ　Ｉｎｆｏｒｍａｔ１　０ｎ　

今的锂离子电池增压，已经研制出一种新型　

锂离子电池，这款电池容纳的电量是原来的　

１０倍，而充电时间仅为原来的１／１０。　

该技术采用智能手机等现代高科技设备使　

用的标准锂离子电池，不过改用了新型电　

极。新型电池储存的电能是标准锂离子电池　

的１０倍，而且充满电需要的时间更短。　

该研究成果发表在《先进能源材料》杂志　

上，第一论文作者哈罗德・坤格说：　“我们　

找到了延长新型锂离子电池的充电寿命到原　

来的１０倍的方法。即使使用１年后，它的效率　

仍比现在市场上出售的锂离子电池高５倍。”　

采用石墨烯（ｇｒａｐｈｅｎｅ）是一项重大突破。石墨　

烯是原子厚度的碳和硅层，但是石墨烯存在　

的缺陷使离子在电池里的移动速度更快。因　

此电池会储存更多能量，而且充电时间更　

短。坤格说：　“我们几乎做到了两全其　

美。”据该科研组推测，这项新技术将在未　

来３年内打入市场。　（中国质量报）　

科学家衬用　：　微孔　

提升锂龟『池性毹　

美国西北大学的一个科研小组日前宣称，　

他们通过技术可以提高锂离子电池的性能，　

不仅充电速度变快，电池维持时间也变长，　

而且电力更足。　

据悉，该小组在关注能源相关材料的国际　

期刊《先进能源材料》上，发表了名为《平　

面空穴制成高功率硅一石墨烯复合电极用于锂　

离子电池》的论文。　

研究人员表示，利用该技术为手机、电脑　

等电池充电，充电速度比目前其它电池要快　

ｌＯ倍，仅需要１５分钟，但电量可以持续使用一　

周左右。“即使经过１５０次充电，或者使用时　

间超过１年甚至更长，电池效率仍然比当今市　

场上的锂离子电池高５倍。”锂离子的密度和　

活动是这一技术的关键，而他们找到了一种　

可以容纳更多离子并加快它们活动的方法，　

以此来改变电池的整体效率。　

事实上，锂离子电池充电主要是在电池两　

端间传送，也就是在正极和负极间传送。目　

前的锂电池中，正极制备主要采用多层碳基　

石墨烯薄片，每６个碳原子只能容纳１个锂原　

子。由此，研究人员尝试利用硅取代碳，因　

为每１个硅原子可容纳４个锂原子，但在充电过　

程中，硅膨胀和收缩很剧烈，会导致破裂，　

迅速丧失充电容量。　

为了稳定硅，研究人员把成簇的硅夹在柔　

性石墨烯薄片之问，这间接使更多数量的锂　

原子停留在电极上，然后利用柔性石墨烯薄　

片的特点适应充电过程中硅的体积变化。即　

使最后硅簇破裂，这些柔性石墨烯薄片也大　

大降低了硅膨胀和收缩造成的容量损失。　

此外，充电电流速度是掌控电池充电时间　

的主因。但由于石墨烯薄片非常薄，锂离子　

从正极移动到负极的过程中较为“拥挤”，　

速度受限，充电时间自然很长。对此，研究　

人员利用化学氧化过程，在石墨烯薄片上戳　

出成千上万个１０～２０ｎｍ的微孔，让锂离子可以　

抄近路迅速到达负极，这样充电的时间就大　

幅缩短了。　

研究人员称，该技术为未来锂电池的发展　

拓宽了道路，小到手机，大到电动汽车都可　

以应用这一技术。未来３～５年内这一技术会出　

现在市面上。　（人民网）　

铜化合物高能电极　

＋钾　离予电池技术寿命　

可长达１０到３０年　

最近斯坦福大学的研究人员在电池技术上　

取得了很重大的突破。相关论文已发表在　

２０１　１年第８卷第６期（总第４５期）静