在行动装置充斥的时代,电池使用的持久性与充电时间,一直是最困扰消费者的问题,即使现在最进步的电池仍要充电个几小时才能使用,而且使用的时间也不够长。现在麻省理工学院(MIT)的研究人员,开发了一种新型态的电池,它能使你的手机或笔记本电脑在数秒钟之内完成充电,而且电力充足,对某些装置而言,甚至可能都不须用到需要换电池的状况。
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在电池电极上的奈米管细丝 ( Source: MIT/Riccardo Signorelli) |
现在的可携式设备越来越高档,电池的发展往往落后其需要甚多。不过,MIT研究员Joel Schindall与他的小组成员,正计划制作一种过去必须长时间充电,但透过现在科技来改善的过时东西,也就是发展一种新型态的电容器。
电容器的发明已有300年之久,MIT人员却把它拿来改善利用,Schindall解释说:「我们做了相关性的链接,也许可以拿旧的产品─电容器,与新的技术─奈米科技,然后用新的方法来制作这种老东西。」
可充电与用完可丢弃的电池,所使用的是透过化学反应产生的能源。「那是一种有效储存大量能源的方式。」他进一步说明:「但问题是在多次的充电与耗电之后,这种电池很快就会漏失主要的容量,用户就必须把它丢掉了。」
但是电容器内含的能源是由两个金属电极所建立的充电微粒电场,所以电容器充电的时间比一般电池更快,电力维持时间则更长。不过问题是电容器储存的容量跟电极的表面面积成等比例,因此,即使今天多数功能较强的电容器也比同样大小的标准型化学电池,所产生的能量少了25倍之多。
MIT的研究人针对这个问题的解决,就是将电容器所覆盖的金属电极,用上百万条叫做奈米管的微小细丝来构成,这样就能增加电极区域的表面积,而使的电容器的储存能量大增。因为每一个奈米管比一根人的头发要细30,000倍,类似一条厚又有绒毛的浴巾,它能吸收的水份,当然要比薄而平滑的床单要多得多。Schindall说,这是将电容器的快速性充电与现代电池的力量,做成一种结合应用。他补充说:「它可以做非常多次的再充电,大概可做10万次的重新充电...它的充电时间只要几秒钟,而不是几小时。」
这种电容器做成的电池,可应用的范围相当地广,小型的装置可因为充电时间短而避免一些问题,例如助听器电池就随时可再充电使用。大型的装置如汽车可因此改善能源的效用与节省燃料,Schindall甚至认为汽电混合车更可以拿来做普遍的应用,可替代目前的昂贵设备。同时,因为使用这种电容器电池,也更有环保的精神,不像一般电池丢弃之后会漏泄出如镉之类的有毒化学物质。Schindall表示,预期此款电池的原型将在几个月内就会完成,而且他们希望市场在5年内就能推出见到。