美国研究成功新方法使锂电存量增10倍

斯坦福大学的研究人员已经发现了一种方法，可以使锂离子电池存储的电量增长10倍，这可能将笔记本电脑电池的续航时间由目前的4小时延长到40小时。
　　这种新电池是由助教YiCui及其在斯坦福大学材料科学和工程系的同事开发的。Cui说，电池容量的增加是因为一种利用了硅纳米线的新型阳极。Cui在其发表的论文中说，硅阳极拥有理论上最高的充电容量，但在充电时硅的尺寸会增大，使用时却会减少，这便损坏了硅阳极，影响了电池的性能。在过去的30年中，这一问题一直没有得到解决。
　　Cui及其同事研究了这一问题，并通过利用硅纳米线制造阳极而解决了这一问题。在存储锂离子时，硅纳米线的尺寸会扩大到原来的4倍，但与过去的硅阳极不同的是，它不会受到损坏。
　　Cui表示，要使该技术进行商业化生产还有一些困难需要克服。

来源： 科技日报

PNAS：美科学家研制成功新型纸电池

图片说明：新型纸电池具有广阔的应用前景。

(图片来源：Victor Pushparaj)

美科学家近日研制成功一种纸般轻薄又十分柔韧的电池。该种电池有望成为一种集柔韧、便宜及环保于一身的新型能源。相关论文在线发表于本周的《美国国家科学院院刊》（PNAS）上。

传统的电池具有三个要素：由阴阳离子组成的电解液、两个由不同材料构成的电极以及一个能让阴阳离子通过向相反方向运动的隔离膜。很多科学家都曾试图制造体积更小、更柔韧的电池，但均未取得大的突破。很大一部分原因在于，很难将电池的这几个要素组合到更薄的材料中去。

在最新的研究中，美国伦斯勒理工学院（Rensselaer Polytechnic Institute）的化学家Robert Linhardt、材料学家Pulickel Ajayan以及工程师Omkaram Nalamasu领导研究小组将纤维素作为了新的实验对象。他们将用来造纸的纤维素溶解在盐溶液里，加入碳纳米管并使混合物干燥。由此产生一种似纸的薄膜，一面为白色，另一面因含有碳纳米管而呈现黑色。研究小组接下来用六氟磷酸锂（lithium hexafluorophosphate）溶液将纤维素浸湿，并用金属锂覆盖薄膜的白色面。一种新型纸电池诞生了，碳纳米管和金属锂分别代表两个电极，所用溶液提供了电解液，而纤维素的作用就类似于隔离膜。

在2伏的电压下，这种新型纸电池每克能产生10毫安的电流。研究人员用这种电池能够带动电扇及点亮二极管灯泡。若将多个这种电池叠放在一起，能量也会成倍增加。Linhardt表示，与其它类的柔韧电池不同，这种纸电池是十分完整的。

这种电池的好处还有很多。在-70—150摄氏度的温度区间，它都能正常使用。它保留了纸的柔韧性，又因为90％都是纤维素，所以批量生产将十分便宜。另外，它的毒性很小，很适合在起搏器等医疗器械上使用。

加拿大艾伯特大学的电子工程师Sandipan Pramanik对此项发明评价甚高，称其十分鼓舞人心。他认为，该种新型电池也将会给手机和笔记本电脑提供更好的能源，不过研究人员还需要找到一种合适的大规模生产的方法。（科学网 梅进/编译）

全球首款光能手机在广西北海市正式下线

只要有光线照射，太阳能手机电池就能自动充电；经四十分钟阳光直射充电后，手机可支撑20至25分钟的通话时长。由广西北海恒基伟业科技发展有限公司生产的全球首款光能手机——S116光能手机，5月8日在广西北海市正式下线。

恒基伟业集团董事长张征宇在此间介绍称，S116光能手机应用当今最先进的太阳能技术，机身表面全部被太阳能电池覆盖，可随时为手机锂电池充电。它通过将一层单晶硅光电转换芯片贴在锂电池的背面，使之受光照后产生电流。

资料称，该款机充电条件不仅仅是阳光，只要有光线照射，在多云、阴天等非阳光直射条件下，甚至是蜡烛光均可进行充电。

S116光能手机集成了恒基伟业“商务通隐形手机”信息安全技术及“商务通掌上电脑”技术，内置操作系统及摄像头，支持扩展卡。

有专家表示，S116光能手机的出现，标志着中国在太阳能的开发应用方面取得重要突破。光能手机短期内不会实现对传统手机快速的替代，但其将唤醒消费者的环保及能源意识，必将引领中国手机行业未来发展的方向。

恒基伟业是中国安全手机市场的开拓者和领军者，一直以来禀承持续技术创新的差异化竞争策略。在此之前，该公司已经在中国成功推出了F8、U8、F88等系列产品，以安全开启了中国手机市场的新细分领域。

作者：莫秦 黄美玲 来源：中国新闻网

可用于提高充电锂电池容量及稳定性的新材料

　　来自美国能源部Argonne国家实验室的科学家们最近发现了一种提高可充电锂—铁电池的容量以及稳定性的新方法。
　　这一技术基于一种用于阳极的新型材料，它由独特的纳米晶体组成的层状结构构成。Argonne实验室使用了两种成分构成的复合结构——其中一种性质活跃的成分提供电池的容量，它被植入一种惰性的成分中，惰性成分提供结构的稳定性。
　　这种技术的细节将在今天（5月8日）在美国电化学学会的第211届会议上公布，本届大会于5月6日至10日在芝加哥举行。
　　在最近的测试中，该新型材料表现出了令人惊讶的大容量，超过了250mAh/g，这是传统的可充电锂电池所用材料容量的2倍多。在电化学会议上，科学家们将讨论解释这一富含锰元素的电极拥有如此大容量的原因，此外在充放电循环中，它们表现出的稳定性也将被讨论。
　　除此之外，用这种含有锰元素的体系替代更贵的含有钴、镍等成分的充电电池，电池制造的成本将得到降低。
　　可充电的锂—铁电池将使用这一新材料来提升其容量以及稳定性，可以预期的是，这一新技术将被用于很多领域，从消费电子产品例如手机、笔记本电脑，到无线设备，以及医疗仪器例如心脏起搏器和心脏去纤颤器等。在更大型的电池方面，这一技术可被用于下一代的混合型电汽车等。
　　原文链接：http://www.physorg.com/news97773000.html
　　刘乐译自：physorg.com网站

新型塑料太阳能电池创造了转化效率的世界纪录

　　Wake Forest大学的科学家的最新研究成果使得人类在寻找能源问题解决方案上迈出了一大步，该校纳米技术和分子材料中心的科学家将塑料太阳能电池的效率提高到了超过6%。
　　在最新一期的《Applied Physics Letters》上将要发表的文章中，科学家描述了他们是如何实现这一创纪录的效率的。通过使用类似树叶纹路的光吸收塑料，他们制成了纳米细丝。小组在电池中应用了更厚的吸收层，这能捕捉更多的太阳光。
　　由于价格低廉，而且很轻，所以高效的塑料太阳能电池很受青睐，特别是和传统的硅太阳能电池相比。传统电池又重又大，而且只能将收到的光的12%转化为电能。科学家多年来一直在寻找能卷曲、覆盖的柔性有机太阳能电池。
　　在2005年前，塑料太阳能电池的最高效率只是3%，而之后Wake Forest纳米中心主任David Carroll宣布他们将这一数字提高到了5%。然后大约一年后，Carroll表示他的小组超越了6%关口。
　　Carroll说：“在两年时间内，我们使效率翻了一倍多。我期待在接下来的两年内能实现更高的效率，能使塑料装置成为真正的选择之一。”为了达到商业化的要求，太阳能必须有至少8%转化为电能。Wake Forest大学的小组希望在接下来的一年内达到10%效率。
　　由于可折叠，因此塑料太阳能电池可替代屋顶材料，并结合到墙体中。它们还可以用于汽车，塑料电池质量更轻，因此不需要额外的支持设备。
　　原文链接：http://www.physorg.com/news96200990.html
　　刘乐译自：physorg.com网站 2007年4月19日

新型太阳能电池可全天候工作

　　太阳能电池通常在中午发电效率最高，因为此时太阳正处于最高点，可以90度的角度直射电池。但是，美国佐治亚技术研究所的研究人员日前研制出的一种新型电池却恰恰相反——电池在全天大部分时候都能以较高效率运行，而每天早晨和下午的工作效率最高。这种利用纳米技术开发出的电池，与以前的太阳能电池相比，尺寸、重量、机械结构的复杂度都较小。
　　据美国佐治亚技术研究所网站4月11日报道，目前这种电池的实验室原型只有2英寸大小，但每平方厘米电池包含了4万个纳米管“塔”，每座塔高100微米，底座为边长40微米的正方形，每座之间间隔10微米。每座塔包含数百万个垂直排列的碳纳米管。
　　这种微型纳米管塔类似城市街道网格中的高层建筑，其独特的三维构造使它可以捕捉各个角度的光线，提高发电效率。传统的平板太阳能电池只能反射部分光线，吸收能量较少。而在网站的动画显示中可以看出，光线照射在纳米塔上之后会在相邻的塔上作多次反射，增加光线的吸收率。即使在太阳光没有90度照射时，它也可以保持高效率。美国佐治亚技术研究所光电系统实验室高级工程师Jud Ready说：“当太阳直射时，交互的区域只限于塔顶和下面的‘街道’。但是有角度时，光线有机会在塔的侧面反射。”
　　同时，这种三维电池提高了“量子效率”——电池把吸收的光子转化为电子的效率。在传统平板太阳能电池中，光电涂层必须足够厚才能捕获到光子，随后电子从涂层材料中释放产生电流。然而，电子移动后会在身后的原子矩阵中留下一个“空洞”。电子从材料中出来的时间越长，越有可能和空洞重组，减少电流。而由于三维电池比传统电池吸收了更多光子，其涂层相应较薄，电子可以更快出去，减少了重组几率。
　　据介绍，纳米塔最底层是硅晶片，在其之上研究人员用照相平版技术涂抹了一层薄薄的铁，放入熔炉加热至780摄氏度。碳氢化合物气体通入熔炉后会分离成碳和氢。经过化学蒸气沉积过程，碳元素在晶片铁涂层上沉积，生长成多层的碳纳米管塔。之后，研究人员再在碳纳米管塔上覆盖一层碲化镉和硫化镉——它们负责发电。最终，再涂抹氧化铟锡——一种导电材料——作为电极。因此，纳米管在电池中既作为三维结构的支持架，又作为连接光电材料和硅晶片的导体，负责把电子传导至电极。
　　在应用方面，Ready首先把目光放在了航天飞机和卫星的电能提供上，因为这种电池不需要使用专门机械工具移动方位，使其保持面对太阳，减少了重量和复杂性。“机械工具容易损坏，在太空中，是极其难以修理的。”Ready说。
　　据美国麻省理工学院《技术评论》（Technology Review）杂志4月17日在线报道，当太阳90度角照射时，这种三维电池模型只有3.5%的发电率。但是，当光线从其他角度照射时，发电率都更高，特别是45度时，发电率最高，达到7%。也就是说，电池在全天大部分时候都能以较高效率运行，每天有两次机会达到极值——早一次，晚一次。
　　但是，这个效率对于商业化使用而言还是太低了。Ready表示，在未来两年中，他将提高模型的尺寸，进行一系列测试以保证电池可以在火箭发射和太空的恶劣环境中工作。Ready还想研究出最理想的塔高和塔距，以及它们之间的位置和光线照射的角度。他也将尝试用其他半导体材料取代碲化镉，因为后者被认为具有毒性，不适合广泛的商业使用。选择针对不同应用的最佳光电材料也是研究目标之一。如果一切顺利，Ready估计，5到10年之内，这项技术的某些版本就有可能实现商业应用了。
　　“我们的目的是要获得每粒电池可用的光子。”Ready表示，由于可以捕获更多光线，电池尺寸可以减小，在卫星或者航天飞机上，这种新型电池将减轻重量、占用更少空间。增加了发电效率之后，可以改变现有太阳能电池的使用方式，用于更广泛的领域。
　　
来源：科学时报 发布时间：2007年4月20日

新型合成染料技术使太阳能电池更有效率

　　由Massey大学纳米科学研究中心的科学家发明的太阳能电池技术能让新西兰人获取更加廉价的太阳能，价格约为目前硅质光电太阳能电池的1/10。
　　中心的Wayne Campbell博士以及其它科学家发明了一系列用于染料太阳能电池的新型染料。这些合成染料由简单的有机化合物制成，这和大自然中存在的物质非常类似。例如绿色染料就是Campbell从植物用于光合作用的叶绿素中获取的。其它色素还包括基于血红素的种类。
　　Campell表示，不像目前市场上的硅太阳能电池，这种10*10cm大小的绿色电池能在低光条件下产生足够一个小型风扇运转的电力——这在多云条件下非常理想。这些色素同样还可以结合到窗户内来捕捉阳光发电。他说绿色太阳能电池相比硅电池更加环保，因为前者由二氧化钛制成——这是可循环，无毒而且在新西兰储量非常丰富的物质。
　　Campbell说：“纯硅的提取非常昂贵且耗能，而且硅电池需要阳光直射，但我们的电池在低光条件下也适用。预计这一电池的成本是硅电池的1/10，这对于家庭用户非常合适。”
　　中心主任Ashton Partridge教授表示，他们现在拥有最有效的色素，中心计划在将产品市场化之前进一步提高电池的性能。他说：“下一步可以将色素结合到屋顶和墙体材料中，目前已经有数家公司对此表示出兴趣。”科学家的最终目标在于利用纳米技术将尽可能多的太阳光转化为电能。
　　原文链接：http://www.physorg.com/news94916884.html
　　刘乐译自：physorg.com网站 2007年4月4日

日本开发出小型大功率燃料电池

日本开发出小型大功率燃料电池

　　日本产业技术综合研究所本周宣布，该所研究人员参与研发的体积为１立方厘米的固体氧化物型燃料电池，在６００摄氏度以下的工作环境中，最大输出功率可达２瓦，而普通５号电池的功率约为１瓦。
　　产业技术综合研究所在新闻公报中说，小型大功率燃料电池的推广使用可大幅降低全球二氧化碳排放量。因此，近年来各国科学家纷纷致力于开发各种燃料电池，其中利用陶瓷技术的固体氧化物型燃料电池效率较高。但是，此前的固体氧化物型燃料电池都需要８００摄氏度至１０００摄氏度的工作温度，影响了这种燃料电池的推广。
　　产业技术综合研究所和日本特殊陶业公司新研发的燃料电池体积为１立方厘米，陶瓷结构内部贯穿着９根直径为２毫米的燃料导管。经由陶瓷材料中微细的小孔进入的空气和通过导管的燃料发生反应，产生的电力经导电陶瓷导出。在发电实验中，研究人员在５５０摄氏度的温度下使氢通过导管，证实这种小型燃料电池在电流为４．５安培时，输出功率达到２瓦。而以往的燃料电池要达到同样的输出功率，体积要超过这种燃料电池的４倍。
　　在较低温度环境下工作的小型大功率燃料电池技术成熟后，将可用于家庭用分散电源、移动电子设备用电源以及汽车辅助电源等。