http://www.physorg.com/news187554124.html
By Lisa Zyga, March 11, 2010
(PhysOrg.com) -- 要不斷對電池重新充電的部份麻煩事情不只是它們有多麼常需要被充電，還包括將它們充電所要花的時間。在一項新研究中，研究者提出一種充電方法，那能大幅減少鋰離子電池（從電子裝置到電動車都可見到它的蹤跡）的充電時間。這種新方法使用額外的振盪電場（除了充電電場之外），與傳統方式相較，那應當能在短時間內充飽鋰離子電池。
由於分子動態模擬中的革命性發展，來自密西西比州立大學的研究者 Ibrahim Abou Hamad 與共同作者已開發出這種新充電方法。在他們的研究中，研究者們藉由模擬鋰離子「插入（intercalation）」電池的石墨陽極來模擬鋰離子電池的充電過程。
雖然插入只是充電過程的（伴隨著擴散）的一部份，它卻主宰著充電時間。
在充電過程中，鋰離子首先在電池的電解液中擴散直到抵達石墨陽極。在這個界面上離子必須克服能量障礙以便能插入陽極。在他們的模擬中， Hamad 及其團隊發現，額外的振盪電場能降低這種能障，讓鋰離子能更快插入陽極。振盪電場亦增加擴散速率，那更進一步幫助減少整體擴散時間，雖然程度比較少。
尤其當科學家以 25 GHz 的頻率還有 5 kCal/mol 的振幅對陽極當中的石墨層施加一方波振盪電場時，鋰離子以平均約 50 奈秒的時間插入石墨層。透過改變振盪波的振幅，研究者發現可藉由降低能障與加速插入進一步改善充電時間。他們的模擬顯示，插入時間對於振幅呈現出指數相依，意味著振幅小量增加將導致插入插入速度大幅增加，使得充電時間有可能非常快速。
在未來，研究者計畫更進一步研究新方法，包括分析振盪電場的頻率改變如何影響充電時間。他們提到，這種新發方法也許能增加電池電力密度。
※ 相關報導：
＊ A new battery-charging method suggested by molecular dynamics simulations
http://dx.doi.org/10.1039/b920970k
Ibrahim Abou Hamad, M. A. Novotny, D. O. Wipf and P. A. Rikvold＊ 新自旋電池利用磁場充電
Phys. Chem. Chem. Phys., 2010, 12, 2740 - 2743,
doi: 10.1039/b920970k
＊ 鋰電池陰極的重要突破
＊ 數位量子電池將能量密度提升 10 倍
沒有留言:
張貼留言