鋰離子電池是各式高科技設備的核心部件，無論是智能手機，還是筆記本電腦，甚至蓬勃發(fā)展的電動汽車，都缺少不了它。所以多方人士都對通過使用先進材料提高鋰電池的性能很感興趣，他們希望使鋰電池更輕、更緊湊、能夠儲存更多的能量。如今，來自得克薩斯州的工程師開發(fā)的一種新的錫鋁合金不僅同時滿足了這三個方面，甚至可能更進一步，使鋰電池的生產更快、更經濟。

多年來，量產型鋰離子電池使用石墨和銅作為其陽極，也就是電池充電時用于儲存能量的部件。但同時，研究人員一直在尋找替代材料以克服上述材料的缺陷，其中就包括生產成本高和存儲容量有限（例如，硅可以存儲10倍于以往的能量，但它同時造成了另外一些問題）。

現(xiàn)有的陽極制作方法需要把石墨粉末涂覆到銅箔上，這真可謂費時費力。而且，正如新材料的主要發(fā)明者、德克薩斯大學奧斯汀分校的材料科學家KarlKreder所說，無論就制造工藝還是電池本身而言，這樣做都是效率低下的。

他還告訴媒體：“使用活性材料（石墨）涂在惰性電極（銅）的表面增加了系統(tǒng)的體積和其中惰性材料的質量。但如果將電極與活性材料結合在一起，我們就可以在其中應用更高容量的活性材料，并減少用于集電的惰性材料用量。

Kreder和他的團隊通過簡潔的制造方法實現(xiàn)了這一點，該方法省去了繁瑣的涂層工藝：其實當錫被鑄造成塊時，就能夠直接加入到鋁中從而形成合金，然后就可以被機器軋制（這是一種相對便宜和常見的合金制造工藝）成納米結構的金屬箔。而至關重要的最后一步，就是將材料中的粒子進行濃縮。

Kreder解釋說：“錫鋰合金十分有名，但不幸的是，考慮到電池充放電時的情況，不要說使用錫箔不行了，就算只使用微米大小的錫顆粒，也會導致錫在與鋰形成合金時由于體積膨脹而斷裂。這意味著用大顆粒的錫制造的電池，最多只能堅持數(shù)十次的充放電循環(huán)就會報廢。但如果使用納米級的錫顆粒，合金形成過程中錫顆粒就不會分裂?！?br/>
研究人員將所得到的材料稱為指叉型共晶合金（IdEA）陽極，并宣稱新材料只有傳統(tǒng)陽極材料的四分之一厚和一半重。在測試中，研究者將其應用于完整的小型鋰離子電池，然后對其進行充放電以測量性能。測試發(fā)現(xiàn)，新材料的電荷儲存能力是典型的銅--石墨陽極的兩倍。

Kreder還說：“新材料出類拔萃的原因是：其中一個元素是活性的，也就是錫，另一個是惰性的，也就是鋁。鋁能產生一個導電的基體，而錫就被約束在其中。當電池充放電時，錫會與鋁形成合金或解除合金態(tài)，這時鋁就能提供結構支架和良好的導電功能。“

對智能手機、汽車、筆記本電腦和無數(shù)其他設備制造商來說，一個更高效電池中的更緊湊的陽極可是至關重要的。因為這將使制造商們能在降低制造成本的同時提升產品質量。研究人員相信他們嶄新的改進型鋰離子電池已經完成了早期的概念驗證。

團隊負責人之一，德州材料研究所所長ArumugamManthiram說：“能夠開發(fā)出一種廉價、可擴展的納米電極制造工藝真令人興奮。而且我們的研究結果表明，這種材料已經實現(xiàn)了多項進軍商業(yè)鋰離子電池市場所需的性能指標。

我們期待未來的某一天我們的電子設備能夠用到更便宜更高效的鋰電池，我們不僅不再需要為頻頻沒電的電子設備的發(fā)愁，或許還可以讓我們的電動汽車擁有更加強大的續(xù)航能力。