纳米专家麦立强教授——
ET时代话新型电池
21世纪,人类正面临严峻的能源问题。2012年12月27日,武汉理工大学-哈佛大学纳米联合重点实验室执行主任麦立强教授做客科学研究方法论坛,介绍了有关纳米新能源的研究进展。
“如今,很多人都认为我们处于IT时代,然而有一些教授却持有不同意见。在他们看来,信息技术虽然重要,但能源技术却愈发受人关注,因此就有了ET(能源技术)时代的说法。”麦立强表示,能源问题目前已引起许多国家关注,有关纳米储能材料的研究也在不断开展。
麦立强介绍说,目前使用的锂离子电池已渐渐不能适应现代生活的种种需求。比如,以锂离子电池为动力的电动汽车,最多行驶路程只有160公里左右。“绕着武昌、汉口、汉阳转一圈,电池就没电了,汽车就抛锚了,这显然不能满足人们的生活需求。”麦立强笑着说:“可是新型电池却可以让电动汽车行驶550公里以上。”他表示,新型电池不但要有足够的容量和良好的安全性,还需具备充电快等特点。“为了达到这些需求,新型电池就必须采用特别的材料制作。”
“相对于传统材料,在新型电池制作上,纳米材料有着不可替代的优势。”麦立强为大家逐一列举纳米材料的优点:微粒小,有很大的比表面积,能够和电解液充分接触;活性位点很多;离子的传输路径极短。“因此它在电化学储能方面显示出巨大的优势。”
在诸多纳米材料中,钒氧化物纳米材料脱颖而出,成为新型电池材料的绝佳选择。它不但能提高电池的整体性能,成本也不高,在安全性方面表现也很出色。然而,钒氧化物纳米材料做成的新型电池也有缺点,那就是快速的容量衰减,在100次循环之后,它的容量会衰减到40%,远远不能满足使用要求。
在研究中,麦立强发现电池的容量衰减是由于电导率的下降和结构的劣化。他提出,通过提高电导率来改善电池的性能。同时在电池结构方面,麦立强还尝试构筑分级结构,即采用一根纳米线和很多的纳米短棒构成的超长分级设计。该研究是否可以提高钒氧化物纳米材料新型电池的性能,还需要进一步研究。

