研究負(fù)責(zé)人、伊利諾伊大學(xué)的威廉姆·金教授表示：“陰極和陽極距離非常近，使得位于電池兩極用來發(fā)生反應(yīng)的離子和電子不需要行進(jìn)很遠(yuǎn)，因此能更快產(chǎn)生能量。而且，最新技術(shù)可以擴(kuò)展，可以將電池做得比較大?！?

金指出，盡管智能手機(jī)和其他電子設(shè)備已從微電子學(xué)受益良多，但電池領(lǐng)域的進(jìn)展卻伐善可陳，最新研究改變了這一現(xiàn)狀。同樣功能的新電池的“個(gè)頭”僅為原電池的十分之一，新電池可用在汽車內(nèi)。

其他電池專家對新研究樂見其成，但他們也擔(dān)心，安全問題或許會成為其市場化的“絆腳石”。

英國劍橋大學(xué)化學(xué)系的克萊爾·格雷教授表示：“挑戰(zhàn)在于制造出一個(gè)足夠穩(wěn)固的微電池陣列，通過一個(gè)成本低廉且可不斷擴(kuò)大的過程，使整個(gè)電池陣列不出現(xiàn)一次短路。”牛津大學(xué)無機(jī)化學(xué)和能源領(lǐng)域的專家皮特·愛德華茲也指出：“最新研究證明了我們可以獲得很高的能量密度，但問題在于如何擴(kuò)大規(guī)模以便進(jìn)行工業(yè)化生產(chǎn)，同時(shí)找到更簡單的制造方法并解決安全問題。我并不知道這種微電池是否容易自燃，鈷酸鋰電池就存在這一問題?！?

金承認(rèn)，因?yàn)槟壳笆褂玫囊后w容易自燃，安全問題確實(shí)存在。他表示，測試設(shè)備使用的液體很少，這就使發(fā)生爆炸的危險(xiǎn)微乎其微，但如果電池被做得很大，危險(xiǎn)可能會隨之增加。但他計(jì)劃改用更安全的聚合物電解液來解決這個(gè)問題，希望今年年底前，該技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)為電子設(shè)備和汽車供電。

研究使用離子液體作為碳前驅(qū)體修飾電極材料

Li4Ti5O12作為鋰離子電池的負(fù)極材料，主要缺點(diǎn)在于電子電導(dǎo)能力太差，純Li4Ti5O12的電導(dǎo)率小于10-13 S/cm，鋰離子擴(kuò)散系數(shù)只有10-9 –10-13 cm2 s-1，導(dǎo)致倍率性能不佳，從而限制了其在鋰離子電池中的應(yīng)用。因此研究者們從降低Li4Ti5O12顆粒尺寸和表面包覆兩方面來對Li4Ti5O12進(jìn)行改性。降低顆粒才尺寸能夠縮短鋰離子的擴(kuò)散距離，因此電極材料的電化學(xué)活性或倍率性能可以得到提高；表面包覆能夠提高表面電導(dǎo)率，促進(jìn)電極材料間的接觸。目前報(bào)道的對Li4Ti5O12表面包覆的方法雖然能夠提高倍率性能，但是大多數(shù)方法過程復(fù)雜或者需要在高溫條件下才能實(shí)現(xiàn)(＞600 ℃)。

最近，中國科學(xué)院物理研究所北京凝聚態(tài)物理國家實(shí)驗(yàn)室胡勇勝課題組首次使用離子液體作為碳的前驅(qū)體，對多孔Li4Ti5O12的進(jìn)行表面包覆。與傳統(tǒng)的固態(tài)碳源前驅(qū)體相比，離子液體由于具有流動(dòng)性質(zhì)更容易深入多孔材料中，而且在較低的蒸汽壓下，裂解溫度范圍較寬 (400-1000 ℃)，也不伴隨快速的溶劑蒸發(fā)，這些都有利于在顆粒表面形成均勻的包覆薄層。此外，通過選擇不同類型的離子液體還可以調(diào)節(jié)包覆層的組成。因此使用離子液體作為前驅(qū)體，對于調(diào)節(jié)包覆層和表界面的組成和性質(zhì)方面具有明顯的優(yōu)勢，這一點(diǎn)對于材料的設(shè)計(jì)和優(yōu)化尤為重要。

該研究組首先采用以前報(bào)道的噴霧干燥法制得多孔Li4Ti5O12，離子液體1-乙基-3-甲基咪唑二氰胺作為前驅(qū)體，使用不同量的離子液體與Li4Ti5O12混合，并在氬氣中600 ℃ 煅燒。通過表征發(fā)現(xiàn)，合成的多孔Li4Ti5O12碳包覆層中含有N元素，對比碳包覆的不含有N元素的多孔Li4Ti5O12，這種N摻雜有利于提高電池的倍率性能。