纳米技术在电池中的应用成都智凯粉体设备
电池是通过将电能转化为化学能来储存电能的装置，稍后将缓慢释放。在可充电电池中，这种化学过程是可逆的，允许电池多次重复使用。
电池对许多技术领域都很重要，包括运输、便携式电子产品、医疗设备、电动工具以及由间歇性可再生能源（风能、太阳能、潮汐等）产生的电力存储。
电池由不同材料层制成，这些材料能够以电化学方式储存电能——至少，这将由阳极（正极）、阴极（负极）和电解质组成。
电池的简单示意图。图1.电池的简单示意图。图片来源：NREL.gov
电池技术不断改进，能量密度不断增加，充电时间不断缩短。下一波电池创新浪潮极有可能利用我们对纳米技术日益加深的了解。
随着我们在混合动力汽车和电动汽车中越来越多地使用高性能电池以及要求苛刻的电子产品，电池中使用的材料的物理极限正在受到测试。通过纳米技术的改进可以为这些材料提供新的生命，并发现尚未考虑的新材料。
纳米技术对电池的好处
电池技术研究的主要驱动力是寻找适合用作具有尽可能高表面积的电极的材料。这允许电荷更自由地流动，从而导致更高的容量和更短的充电/放电周期。
电池的安全性也是一个重要问题。锂离子电池中普遍使用的液体电解质会导致电池破裂，甚至在过热时会燃烧。目前，需要采取安全措施来防止这种情况发生，但会占用电池内部的空间，增加其尺寸，并增加制造过程的成本和复杂性。
这些问题正在通过纳米技术研究得到解决。纳米结构材料可以大大增加电解质材料的表面积，纳米粒子可以充分提高陶瓷或凝胶的导电性，使它们能够取代液体电解质，减少或消除短路的机会。
电池纳米材料
电极
已经探索了几种类型的纳米材料，它们允许比标准金属或石墨电极具有更高的锂存储密度：
碳包覆硅纳米线
碳纳米管
层状纳米结构氧化钒和氧化锰
LiMn2O4或LiCo2O4纳米颗粒
锂合金/石墨烯箔
磷烯-石墨烯杂化材料
电解质
添加到固体聚合物凝胶中的Al2O3、SiO2或ZrO2纳米粒子可以显着提高电解质的电导率和存储容量。还探索了固体陶瓷，因为它们的耐高温性适合大型车辆或可再生发电站等要求苛刻的高应力应用。2DMoS2被用作高性能Li-S电池中锂金属负极的有效保护层。
电池电极中的纳米颗粒基质可以显着提高其存储锂离子的能力，从而增加电池的存储密度。
图2.电池电极中的纳米颗粒基质可以显着提高其存储锂离子的能力，从而提高电池的存储密度。
电池纳米技术的未来研究
未来几年对纳米增强电池的大部分研究将集中在降低这些纳米材料的成本上，使它们能够用于大规模商业应用。
使用纳米技术通过增加能量存储密度来提高性能还允许制造更小的电池，用于要求不高但受益于小型、轻便和灵活的可充电电池的应用。一些薄膜电池已经面世，但它们的性能有限，而且仍然相对昂贵。纳米研究和技术的出现提高了现代电池的能量和功率密度、可循环性和安全性。
关键词：纳米技术
锂电池技术
纳米技术运用于锂电池
