充电时间快4倍！美国科学家研发新型电池，性能强大到让人赞叹

如今我们的日常生活几乎离不开电池，我们的智能手机必须靠电池才能够正常使用和续航，笔记本电脑也必须靠电池才能在不插电的情况下使用，电动汽车、电动单车等交通工具符合可持续发展理念而受到推广。除此之外，高悬在地球轨道上的人造卫星也采用电池进行供能，但是目前许多领域的电池都还有改善的空间。

根据报道，近期美国化学会期刊《应用材料与界面》刊登了一篇来自美国克莱姆森大学科学家拉马克里斯纳·伯蒂拉的研究论文。该论文指出，伯蒂拉的研究团队在美国NASA的资助下展开了研发新型电池的工作，最终他们研发出了一种以硅为原材料的新型电池，它能够承载更多电荷，而且重量更轻，有望在未来为卫星供能。

大多数卫星还面临着什么样的供能问题？

众所周知，人造卫星肩负着监测、探测、通讯等重要任务，因此位于地球轨道上的每一台人造卫星上都携带了许多专业的电子设备。电子设备的正常运行离不开电能的供给，一旦人造卫星的电源出现了故障，那么该卫星往往也会出现故障。目前几乎所有国家都采用化学电源、核电源、太阳能电源结合的方式，其中化学电源和太阳能电源都存在一定的局限性。

太阳能电源的最大优势就是太阳能够源源不断地输送太阳光，同时这也是它的最大劣势，一旦人造卫星运行到太阳光无法找到的阴影面，太阳能电源就无法为电子设备提供足够的电能。化学电源虽然是传统稳定的电源，但它的储能十分有限，而且比较重，因此无法得到大规模的应用。这些问题让科学家们一直想研发出一种新型的电池，以代替传统的电源。

该新型电池是如何制成的？

伯蒂拉表示，能为人造卫星稳定地提供电源的电池必须具备几种优势，比如在太阳照射不到的时候仍然能够产生电能，重量尽可能轻。伯蒂拉的团队将目标锁定在了硅材料上，因为硅与其它元素相比能够储藏更多电荷，因此用同等质量的材料来制作电池，硅电池的储能更多一些。但硅也存在一些弱点，那就是在放电的时候会分解成小碎片。

硅分解成小碎片意味着放电能力的下降，因此该团队的研究人员想到了用更微小的纳米硅颗粒作为原材料，它在放电之后几乎不会再次分解，从而增加了电池的稳定性和寿命。此外，研究人员还采用了碳纳米管材料来制作层层相叠的结构，然后把纳米硅颗粒放在两层之间，它就像是多层夹心饼干里面的夹心物，就算发生分裂也依然被束缚在两层之间。

研究人员表示，这样的成品经过实验后他们发现电池经过500次放电循环，其中的纳米硅颗粒也还能集中在一起，这证明该新型电池拥有足够强的稳定性。

新型电池有何优势？未来的应用前景如何？

该新型电池的优势十分明显，一是采用了硅材料，储存电能的本领要比其它材料更加出色；二是能够提高电流流动的速度，从而使得充电时间比以往要快4倍左右。这样的电池在经过进一步的完善后，在人造卫星的众多电池中具有一定的竞争力。就算它最后无法应用在人造卫星上，也还可能应用在宇航服上，因为宇航服同样需要电能的供给来维持正常工作状态。

一架人造卫星如果想要在太空中长期服役，那么利用太阳能是最理想的方法，单靠化学电池是无法维持很长时间。新型电池在人造卫星上一般起到辅助作用，或者作为后备电源，后者作为少部分设备的电源，多种电源供能的方式能让卫星出故障的概率降低。

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