电池发展的下一步：纳米线电池

开发完美的电池是一个漫长而艰巨的过程。纳米线技术可以取代锂离子电池作为行业标准吗？

尽管锂离子电池具有相当复杂的充电要求，但它们目前在每个重量上保持大量能量的能力是至关重要的。当然锂离子电池并不完美，但它们足够好，几乎每个便携式设备都包含它们。但纳米线可能只会取代锂离子电池的受欢迎程度。

纳米线是仅有纳米宽度的小线，由于它们的尺寸，它们可以利用量子力学的特性。

利用金纳米线，UCIrvine的研究人员创造了一种电池，能够达到200,000次放电循环，电荷存储效率为94-96％。这对于锂离子电池来说是前所未有的，因为它们通常仅持续约500+次充电循环。

他们是如何工作的？

由于纳米线非常小，因此可以以更小的体积实现更大的表面积。反过来，这允许存储更多电荷。

然而，纳米线确实存在循环稳定性或纳米线重复充电时的破坏问题。过渡金属氧化物用于帮助解决这个问题，加州大学欧文分校的研究人员最终使用氧化锰和聚（甲基丙烯酸甲酯ICfans）凝胶电解质来实现大量的放电循环。这种化学组合允许更稳定的纳米线，因为它们抵抗从反复充电和放电中分解。虽然金纳米线在这种情况下被证明是最好的，但他们也测试了锂纳米线，其稳定性相对较低。

所描述的金纳米线电池的框图。

应该注意的是，这些测试是在没有正负极“端子”（阳极和阴极）的情况下进行的，因为这绝不是在成品相附近的任何地方。产生的电池几乎不像电池，因为它只由两个阴极组成，这在连接在一起时更有利于测试充电周期。当一个阴极充电时，另一个放电，并且它们在该放电循环中来回移动。

几种纳米线和过渡金属氧化物的放大图像。

它们如何有用？

如今，锂离子电池在各种形式的移动技术中无处不在，但它们的寿命相当短。手机电池在开始降低充电容量前仅持续一年。消费者最终不得不以箱子或大砖的形式获得外部电池，同时等待他们的合同到期以获得新的新手机（假设电池无法进入）。笔记本电脑因其老化而失去电池寿命而臭名昭着，电池更换也不便宜。

纳米线电池可以解决所有这些因为它们具有非常长的寿命。纳米线电池很可能能够为移动电子设备提供更长的使用寿命，因为这些类型的电池可能不需要更换几十年。当然，这是暂时的-但这个概念并不是很遥远。虽然超级电容器的充电速度非常出色，但由于存储的能量较少，它们肯定不会很快取代传统电池。

纳米线电池更有可能成为推动市场发展并进入我们口袋和办公室的下一代电池技术。正如加州大学欧文分校的研究人员所述，金纳米线电池相当昂贵，但有可能用镍代替金，并且仍有大量的充电周期。尚未对镍纳米线进行测试。