日美髮明奇葩電池！續航超鋰離子電池3倍，似乎可無限次充放電

沒有做不到，只有你想不到！日本和美國的一個科學家團隊，竟然發明了一種奇葩的電池——碳納米管儲能裝置，能量密度是現在最好鋰離子電池的兩三倍，而且絕對安全不燃爆，似乎可無限次循環，在極冷極熱環境下都能使用。這項研究已發表在4月16日《自然-納米技術》雜誌上。

這種電池之所以絕對安全，是因爲它和鋰離子電池完全不同，採用的是物理儲能。原理就像八音盒、老式鐘錶和玩具的發條，只是這種發條是用碳納米管做的，可以儲存極大的能量。

研究人員買來市售的1.5納米直徑，長1微米的碳納米管，利用紗線法(y-rope)、卷軸法(r-rope)和分散法(d-rope)捆綁成細如髮絲的扭轉單壁碳納米管(SWCNT)繩子，然後用各種聚合物（如TPU、PSS、PSL、PVA）包覆或插層，最後用微波輻照強化處理以增強其強度和靈活性。

之後研究人員設計了複雜的觀察和測量裝置，對這種材料在各種受力下的結構、形變、機械性能等進行測量和分析，結果發現，用紗線法和熱塑性聚氨酯彈性體（TPU）處理的直徑30微米碳納米管具有最高的能量密度，竟然超過鋼彈簧15000倍。

具體來說，其重量能量密度是2.1MJ/kg，也就是583Wh/kg，是當前商用鋰離子電池的兩三倍以上，也比大多數尚處實驗中的固態電池還高。

尤其令人興奮的是，SWCNT的充放電循環次數似乎可以沒有限制，還能在-60℃到100℃的寬溫度範圍內穩定運行，並且它是物理儲能，安全上沒有任何問題，另外還有生物相容性，可用於人工器官等醫療設備。

也就是說，SWCNT可以做成看起來似乎非常完美，具有高能量密度的儲能電池，而且可以相對簡單，低成本地製造，可能成爲一種具有巨大潛力的新型機械儲能裝置，尤其是在需要安全、高效、長壽命儲能解決方案的領域，如醫療植入設備和可穿戴技術。

當然，這項研究纔剛剛開始，離實際應用可能還有很長的路要走，研究人員正在開發這種電池的原型進行測試，希望可以改變我們存儲和使用能源的方式，爲更可持續的能源未來做出貢獻。

參考：Giant nanomechanical energy storage capacity in twisted single-walled carbon nanotube ropes. Nat. Nanotechnol. 19, 1007–1015 (2024). DOI：
10.1038/s41565-024-01645-x