韩国科学家找到了提高锂电池效率的线索

圆筒形锂电池 （图片来自网络）

韩国首尔大学理工学院电气信息工程系的金圣宰（김성재）教授的研究团队，和美国斯坦福大学阿利马尼教授的研究团队，在共同的研究中证明了一个奇迹，就是在不均匀分布的微结构之间产生的再循环流，加快了电解质离子通过纳米多孔膜的传递。

这个论证在世界上还没有人进行过。也就是说，通过改变电池内部微结构的布局，让其不均匀分布，就有可能将锂电池的电力效率大幅提高340%。这个原理的论证，还将大大提高海水淡化的效率。

示意图中显示 微结构分布不均匀（右侧）的情况下 离子传递加速 （图片来自网络）

研究团队在两个微通道中间安置上纳米多孔膜，在微通道内设置不均匀间隔的微结构，然后对在其中间发生的再循环流动进行了理论和实验的验证。通过这个流动，不仅大大增加了离子电流，还在多孔膜附近成功地阻止了盐结晶（salt crystallization）。

纳米多孔膜的气孔小于100纳米(nm)，它具有选择性地允许离子穿透的特性，与膜表面的电荷相反的极性离子才被允许穿透。如果给它施加外部电场，会产生严重偏离一般欧姆定律（电流强度与两点之间的电位差成正比，与电阻成反比的定律）的非线性过载电流现象，这次研究因为诱发了过载电流，而作为一个新的奇迹备受关注。

不均匀分布微结构的超微细流体片 （图片来自网络）

研究团队模拟自然的不均匀的微结构并将其结合在一起，经过系统分析，最终得到了结果。该研究内容在能源和环境领域里具有重大的应用价值，特别是在含有纳米多孔膜的电池以及海水淡化装置上，有望派上用场。
如果使用这个研究成果，通过不均匀地改变安装在纳米多孔膜附近的微结构，可以最大限度地提高电池的充电效率；在海水淡化装置上，能够尽量减少不希望的盐的析出，因为会降低纳米多孔膜的性能，从而有效防止隔膜的污染。

金圣载教授表示，细微调整一下微结构，让它不均匀分布，就能大大提高电力效率。这个结果验证了一个大奇迹，完全可能在生产上得到应用。目前，他们正在利用这项技术，研发电池和海水淡化的应用平台。
这个研究成果以封面论文形式，在3月31日的纳米科学技术领域的国际学术杂志“Nano Letters”上面。

电动汽车 （图片来自网络）