一种由原型可充电电池供电的发光二极管灯，该电池使用斯坦福大学研究人员最近开发的钠氯化学物质。功劳:关州朱安由斯坦福大学领导的一个国际研究小组已经开发出了可充电电池，这种电池可以储存比目前市售电池多六倍的电量。8月25日发表在《自然》杂志上的一篇新论文中详细介绍了这一进展，该进展可能会加速可充电电池的使用，并使电池研究人员离实现他们领域的两个首要目标又近了一步:创造一种高性能可充电电池，使手机每周只充电一次，而不是日常使用的电池，以及无需充电就能行驶六倍路程的电动汽车。
由斯坦福大学化学教授戴宏杰和博士生朱官洲领导的研究团队开发的新型所谓碱金属氯电池，依靠氯化钠(Na/Cl2)或氯化锂(Li/Cl2)来回化学转化为氯。
当电子从可充电电池的一侧移动到另一侧时，再充电会将化学物质恢复到原始状态，等待下一次使用。非充电电池没有这样的运气。一旦耗尽，它们的化学性质就无法恢复。
“充电电池有点像摇椅。它向一个方向倾斜，但当你通电时，它又会弹回，”戴解释说。"我们这里有一把高摇椅."
偶然的发现
没有人发明高性能可充电钠氯或锂氯电池的原因是氯的反应性太强，难以高效转化为氯化物。在少数情况下，其他人能够达到一定程度的可充电性，电池性能证明很差。
事实上，戴和朱根本没有着手制造可充电的钠和锂-氯电池，而仅仅是为了改进他们现有的使用亚硫酰氯的电池技术。这种化学物质是锂硫酰chlo ride电池的主要成分之一，这是一种流行的一次性电池，最早发明于20世纪70年代。
但是在他们早期的一个关于氯和氯化钠的实验中，斯坦福的研究人员注意到一种化学物质向另一种化学物质的转化以某种方式稳定下来，导致了一些可充电性。“我不认为这是可能的，”戴说。“我们花了至少一年的时间才真正意识到发生了什么。”
在接下来的几年里，该团队阐明了可逆化学反应，并通过对面糊y正极的多种不同材料进行实验，寻求提高其效率的方法。当他们使用来自合作者李远耀教授和他来自台湾国立中正大学的学生洪春泰的先进多孔碳材料形成电极时，这一重大突破出现了。碳材料有一个纳米球结构，里面充满了许多超小的孔。实际上，这些空心球就像海绵一样，吸收大量原本敏感的氯分子，并将它们储存起来，以便以后在微孔内转化为盐。
“当电池充电时，氯分子被捕获并保护在碳纳米球的微小孔中，”朱解释说。“然后，当电池需要耗尽或放电时，我们可以将电池放电，并将氯转化为氯化钠——食盐——并在多个循环中重复这一过程。我们目前最多可以循环200次，仍有改进的空间。”
其结果是朝着电池设计的黄铜环——高能量密度迈进了一步。到目前为止，研究人员已经实现了每克正极材料1200毫安时，而目前商用锂离子电池的容量高达每克200毫安时。“我们的产能至少高出6倍，”朱军说。
研究人员设想，有一天他们的电池会被用于频繁充电不切实际或不可取的情况，比如卫星或远程传感器。许多原本可用的卫星现在漂浮在轨道上，由于电池没电而被淘汰。未来配备长寿命可充电电池的卫星可以安装太阳能充电器，从而将它们的用途扩大许多倍。
不过就目前而言，他们开发的工作原型可能仍然适用于小型日常电子产品，如助听器或遥控器。对于消费电子产品或电动汽车来说，在设计电池结构、提高能量密度、扩大电池规模和增加循环次数方面还有很多工作要做。
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