创造了一种锂离子电池其性能优于目前的行业标准三倍

加州大学河滨分校Bourns工程学院的研究人员创造了一种锂离子电池，其性能优于目前的行业标准三倍。关键材料：沙子。是的，沙子。

“这是一个圣杯 - 一种生产高性能锂离子电池阳极的低成本，无毒，环保的方式，”与Cengiz和Mihri Ozkan合作的研究生Zachary Favors说道，他们都是加州大学河滨分校的工程学教授。

六个月前，这个想法来到了Favors。他在加利福尼亚州圣克莱门特冲浪后在海滩上放松，当他拿起一些沙子时，仔细观察它，发现它主要由石英或二氧化硅组成。

他的研究主要集中在制造更好的锂离子电池，主要用于个人电子产品和电动汽车。他专注于电池的阳极或负极。石墨是目前阳极的标准材料，但随着电子产品变得越来越强大，石墨的改进能力实际上已被挖掘出来。

研究人员现在专注于使用纳米级或十亿分之一米级的硅作为石墨的替代品。纳米级硅的问题在于它快速降解并且难以大量生产。

Favors开始着手解决这两个问题。他研究了沙子，在找到了一个有高比例石英的地方。他带他到达拉斯东部的雪松溪水库，在那里长大。

手中的沙子，他回到加州大学河滨分校的实验室，将其​​研磨至纳米级，然后进行一系列净化步骤，将其颜色从棕色变为亮白色，颜色和质地与糖粉相似。

之后，他将盐和镁，这两种非常常见的元素溶解在海水中，进入纯化的石英中。然后加热所得粉末。由于盐充当吸热剂，镁用于从石英中除去氧，产生纯硅。

Ozkan团队对这个过程的进展感到很满意。而且他们也遇到了额外的积极意外。纯纳米硅在非常多孔的3-D硅海绵中形成，就像稠度一样。事实证明，这种孔隙率是提高纳米硅制成的电池性能的关键。

改进的性能可能意味着将硅基电动车电池的预期寿命延长至3倍或更多，这对于消费者而言将是重要的，因为更换电池需要花费数千美元。对于手机或平板电脑，它可能意味着必须每三天而不是每天充电。

该研究结果刚刚发表在Nature Scientific Reports杂志上。

现在，Ozkan团队正在尝试生产更大量的纳米硅沙滩，并计划从硬币大小的电池转向用于手机的袋式电池。