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不可充電電池(原電池)依然在許多重要用途中發揮著關鍵作用，例如起搏器等植入式醫療設備。美國麻省理工學院研究人員利用一種對能量輸送具有活性的材料，代替傳統的非活性電池電解質，以提高原電池的能量密度。在給定的功率或能量容量下，新方法可使電池使用壽命增加50%，或相應地減小尺寸和重量，同時還能提高安全性，而成本幾乎沒有增加。該研究發表在最近的《美國國家科學院院刊》雜志上。

延時系列圖像顯示新型電池在幾天內完全放電。在放電過程中，電池中的新“陰極電解液”材料會化學轉化為微紅色的化合物，因此放電越多顏色越深。

圖片來源：麻省理工學院

更換心臟起搏器或其他醫療植入物中的電池需要進行外科手術，因此延長電池壽命可能對患者的生活質量產生重大影響。之所以在此類重要設備中使用原電池，因為在給定尺寸和重量的情況下，原電池可提供大約3倍于可充電電池的能量。

研究團隊創新的關鍵是一種新型電解質。使用一種新的液態氟化化合物，他們發現可將陰極和電解質的一些功能結合在一種化合物中，這可減輕典型原電池的大部分重量。

研究人員解釋說，除了這種新化合物之外，還有其他材料理論上可在高容量電池中發揮類似的陰極電解液作用，但這些材料的固有電壓較低，與傳統起搏器用CFx電池中的電壓不匹配。因為電池的總輸出不能超過兩種電極材料中較小的那個，額外的容量會因為電壓不匹配而浪費掉。但是對于這種氟化液體新材料，其主要優點之一是它們的電壓與CFx的電壓非常一致。

在傳統CFx電池中，液體電解質必不可少。但是，這些電解質實際上是化學惰性的，構成電池重量的一部分。這意味著大約50%的電池關鍵部件(主要是電解質)是非活性材料。但在采用氟化陰極材料的新設計中，自重可減少到20%左右。

新電池還作了安全改進，使用了無毒和不具腐蝕性的陰極電解液材料。初步測試表明，其保質期超過一年，這是原電池的一個重要特征。這種新材料的另一大優勢是它能很容易地集成到現有電池的制造工藝中，使用新材料的電池成本也與現有電池相當。

關鍵詞： 陰極電解液 麻省理工學院 研究人員 充電電池 陰極材料