東京大學(xué)工程師們不斷地探索改進(jìn)電池技術(shù)的新方法，Yamada教授和他的團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種材料，可以顯著延長(zhǎng)電池的壽命，并為電池提供更高的容量。從智能手機(jī)到起搏器和汽車，電池為我們這個(gè)世界的大部分設(shè)備提供動(dòng)力，它們的重要性只會(huì)繼續(xù)增長(zhǎng)。許多人認(rèn)為，電池有兩個(gè)特殊的方面需要改進(jìn)，以滿足我們未來的需求。這些是電池的壽命和容量——它能儲(chǔ)存多少電量。你的設(shè)備很可能使用一種叫做鋰離子電池的電池。

 

但另一種基于鈉而非鋰的電池可能很快就會(huì)普及。這兩種電池都能儲(chǔ)存和釋放大量的電荷，這要感謝組成材料傳遞電子的方式。但是在鋰電池和鈉電池中，重復(fù)的充電和使用循環(huán)會(huì)隨著時(shí)間的推移顯著降低存儲(chǔ)容量。在一個(gè)典型的電池里，有好幾層金屬材料。當(dāng)電池充電和放電時(shí)，這些層會(huì)降解并產(chǎn)生裂縫或片狀物，即所謂的堆積故障，從而降低電池儲(chǔ)存和傳輸電量的能力。這些堆積故障的發(fā)生是由于材料被一種叫做范德瓦爾斯力的弱力結(jié)合在一起，這種力很容易被充電和使用過程中施加在材料上的應(yīng)力所壓倒。

 

自修復(fù)電池使用壽命將比目前的電池更長(zhǎng)。圖片： Atsuo Yamada

如果電池是用一種模型材料——氧化還原層狀氧化物(Na2RuO3)制成，那么就會(huì)發(fā)生一些不同尋常的事情。不僅充放電循環(huán)的降解作用減弱，而且這些層實(shí)際上是自我修復(fù)。這是因?yàn)檠芯咳藛T證明的材料被一種叫做庫(kù)侖力的力牢牢抓住，這種力比范德瓦爾斯力強(qiáng)得多。這意味著電池可以有更長(zhǎng)的使用壽命，但它們也可能被推到目前損害電池的水平之外，提高電池的能量密度對(duì)實(shí)現(xiàn)電氣化運(yùn)輸至關(guān)重要。