3分钟为电动汽车充满电 以色列推出纳米点电池新技术

重庆晚报 综合报道

智能机的普及带来一个全新时代的同时,用户关于待机问题的诟病从未停止,如果出远门忘带移动电源,只能到处找地方充电了。

据路透社报道,一家名为StoreDot的以色列公司日前宣布,依靠纳米点技术,该公司已研发出能在数十秒内为手机充满电、数分钟内为电动汽车充满电的电池技术。这个技术进步将改变全球最具活力的两大消费产业。

StoreDot的极速充电依托有机纳米晶体材料的纳米点技术。纳米点改变了电池发挥作用的方式,具有超强储存能力的同时能够大幅提升充电速度。这种材料制造的电池就像超高密度的海绵,能够更快地吸收并锁住大量电量。然而,该材料真正运用到智能手机和电动汽车上,还要解决两大问题。

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纳米点小于1微米

纳米:长度单位。原称毫微米,是10-9米,也是10-6毫米。相当于4倍原子大小,比单个细菌的长度还要小。单个细菌用肉眼是根本看不到的,用显微镜测直径大约是5微米。举个例子来说,假设一根头发的直径是0.05毫米,把它径向平均剖成5万根,每根的厚度大约就是1纳米。

纳米点:英国南安普顿大学理查德·博德曼博士曾表示,纳米点是一个磁性样品,其物理尺寸小于1微米(1微米即10-6米),在几何学上是一个很小的单位。纳米点阵列非常适用于晶格介质,纳米点形状和运转方式的一致性提升了其适用领域的稳定性。

纳米点被应用于多种涉及纳米级结构的技术领域,它利用量子点(量子点是由半导体材料制成的纳米晶体,三个维度尺寸均在纳米数量级)的性质在极小范围的磁场和电场进行局部集中,例如高密度信息存储、能量存储以及发光设备。

缩小体积

提高电力循环 最终支持三年使用期

目前,这款充电器原型的体积接近PC充电器,无法用于智能手机。该公司计划,将于2016年完成电池的小型化工作,推出能够适应手机需要的新型纤薄电池,并实现在30秒内充入供智能手机使用一天的电力。

需要注意的是,纳米点技术实际应用于手机电池而非充电器。StoreDot表示,纳米点技术能够让电池以极快速度被充满的同时保持与传统锂电池相近的放电速度,使用纳米点电池代替锂电池的同时自然需要相应的充电器。

该公司的投资方包括俄罗斯富豪、切尔西足球队的老板罗曼·阿布拉莫维奇。公司已在两轮融资中获得了4800万美元投资,投资方中包括一家领先的手机厂商。StoreDot创始人及CEO多罗恩·米尔斯多夫拒绝透露这家手机厂商的名称,仅表示该公司来自亚洲。

提高电力循环

最终支持三年使用期

今年全球智能手机用户数量有望达到17.5亿,对于StoreDot来说这是个重大的机遇。不过一些专家表示,StoreDot需要对这项技术进行更多完善,才能终获成功。

“我们生活在一个电量饥渴的世界里,人们总在寻找电源插座。StoreDot真正具备解决这个大问题的潜力。”曾参与对全球手机行业进行评估的分析人士扎克·威斯菲尔德表示。

“在电池体积和电力循环方面,他们还有很长的一段路要走,假如解决了这些问题,将是非常大的突破。”他表示。电力循环指的是电池在寿命周期内能够充电的次数。

StoreDot表示,未来快速充电手机的售价将比普通手机高出100至150美元(约613~920元人民币),最终版本电池将能够支持1500次的充放电循环,足以支持三年的使用。

米尔斯多夫还希望将这种技术运用到电动汽车上,在二三分钟内充满电动汽车电量。

纳米点这样改变生活

硬币大小芯片 装下图书馆

日前,美国国家科学基金会先进材料和智能结构中心研制成功的7纳米磁性镍纳米点,瞄准存储密度500倍的提高,达到每平方英寸10万亿位。

在这种密度下,硬币大小的芯片能达到5兆兆位,能把美国国会的整个图书馆都装在“一个口袋里。”美国国会图书馆建于1800年,是美国的四个官方国家图书馆之一,也是全球最重要的图书馆之一。目前,该图书馆以1亿2800万册的馆藏量成为图书馆历史上的巨无霸,图书馆书架的总长超过800公里。

提高太阳能 转化效率

去年,斯坦福大学的科学家成功研制出一种比纸还薄几千倍的光吸收剂。这种纳米大小的结构可以几乎100%吸收特定波长可见光。

为制造这种光吸收剂,要用万亿级的圆的金纳米点包裹超薄的晶片。每英寸晶片包含5200亿纳米点。晶片顶端还有一层薄膜。薄膜的厚度决定吸收剂吸收特定频率的光。在试验阶段,这个原型可以吸收99%由600纳米的波长产生的光。以前同等效率的光吸收剂的厚度至少是这个的三倍。

该研究小组认为这种光吸收剂将可以显著提高太阳能电池的效率。纳米吸光剂有望打破太阳能能量转化率瓶颈。

不易氧化 LED显示器

上文提到的StoreDot公司还在开发一种新的纳米点显示器。这种显示器利用纳米点性质的肽类化合物,使在通电时发射出光线类似于OLED发射器。

肽是由短链的氨基酸单体,或一个简单的蛋白构成。StoreDot的主要工业生产方法就是停止肽自组装成大型碳纳米管结构的过程。通过这个工艺,肽组装成小型结构。

相比现有的OLED显示器,纳米点显示器有以下优点:1、易加工。化合物可以蒸发,通过微电子生产技术(例如光刻)被加工。2、寿命长。化合物相当稳定,显示器的使用寿命长达十几万小时。3、不易氧化。OLED对氧和水非常敏感,纳米显示器对环境不敏感。4、非常便宜。StoreDot使用的是目前被广泛运用于其他应用程序中的化合物和肽。

StoreDot希望今年年底生产出一款简单的纳米点柔性显示器原型。显示器可能会在2017年左右商业化。

硅纳米点 探测癌症

肿瘤坏死因子-α是被广泛承认的癌症生物标记,但是因为这种蛋白在血液循环中的量非常微小,探测这种分子并精确测量其浓度一直是个技术难关。

美国太平洋西北国家实验室的研究人员,发明了一种临床水平的检测肿瘤坏死因子-α的简单而经济的电化学方法。这种化验方法还可以小型化,它可以很容易地整合在微流体化验系统中。

当加在抗体标定的电极上的液体中含有肿瘤坏死因子-α,这种蛋白会绑定在抗体上。然后加入另一种抗体使之在肿瘤坏死因子-α周围形成三明治结构。这时,研究人员加入标定了的硅纳米点,这些纳米点会绑定在抗体—肿瘤坏死因子-α三明治结构上。最后,研究人员加入一种分子,这种分子和鸟嘌呤反应并产生电流,电极收集并探测这些电流,这样就能够很好地探测生理学水平的肿瘤坏死因子-α浓度。

新型无毒 荧光墨水

中科院长春光机所研制出一种基于碳纳米点的具有生物相容性的荧光墨水。碳纳米点是一种新兴的碳纳米材料,无光闪烁、耐光漂、无毒等独特优点。为了获得具有荧光特性的碳纳米点,通常需要引入含有聚合物链的表面钝化修饰剂。表面钝化的碳纳米点的稀溶液可以表现出较强荧光特性。而在聚集态下,存在明显荧光淬灭现象,极大地限制了该类材料在固态发光体系中的应用。

研究员以柠檬酸、尿素为原料,制造了高荧光量子效率的碳纳米点。碳纳米点水溶液长久放置不会产生沉淀,表现出激发波长依赖的荧光发射特性,最强发射波长540纳米,荧光量子效率14%。由于碳纳米点表面含大量亲水性尿素基团,附着在生物产品表面不会发生荧光淬灭,而沉积到无机材料表面或化工产品表面则发生荧光淬灭。经植物体和动物体毒性试验表明,制备的碳纳米点基本无毒。

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