隨著技術的進步，納米技術在我們生活中的方方面面都得以應用，未來納米技術的作用會越來越重要，本文主要探討的是納米技術在電池中的應用。

　　《納米技術與精密工程》于2003年12月成功創刊。目前，該刊已被美國美國《工程索引》(EiCompendex)、美國《化學文摘》、美國《劍橋科學文摘》、“中國科技論文統計源期刊”(中國科技核心期刊)、《中國核心期刊(遴選)數據庫》、《中文科技期刊數據庫》、《中國學術期刊(光盤版)數據庫》、《中國生物學文摘》等國內外的著名數據庫收錄。

　　中國科學院成都有機化學研究所“碳納米管和其它納米材料”的研究工作取得了階段性成果。制得的碳納米管層間距離為0 34nm,略大于石墨的層間距0 335nm,這有利于Li+的嵌入和脫出,它特殊的圓筒狀構型不僅可使Li+從外壁和內壁兩方面嵌入,而且可防止因溶劑化Li+的嵌入引起石墨層剝離而造成負極材料的損壞。

　　1　堿性鋅錳電池材料

　　1 1　納米級γ-MnO2

　　夏熙等利用溶膠凝膠法、微乳法、低熱固相反應法合成制得納米級γ MnO2用作堿錳電池正極材料。發現純度不佳,但與EMD以最佳配比混合,可大大提高第2電子當量的放電容量,也就是可出現混配效應。若制得的納米γ MnO2純度高時,本身的放電容量即優于EMD。

　　1 2　摻Bi改性納米MnO2

　　夏熙等通過加入Bi2O3合成得到改性MnO2,采用納米級和微米級改性摻Bi MnO2混配的方法,放電容量都有不同程度的提高,并且存在一個最佳配比。通過摻Bi在充放電過程中形成一系列不同價態的Bi Mn復合物的共還原和共氧化,有效抑制Mn3O4的生成,可極大地改善電極的可充性。

　　1 3　納米級α-MnO2

　　采用固相反應法合成不含雜質陽離子的納米α MnO2,粒徑小于50nm,其電化學活性較高,放電容量比常規粒徑EMD更大,尤其適于重負荷放電,表現出良好的去極化性能,具有一定的開發和應用潛力。

　　1 4　納米級ZnO

　　堿錳電池中的電液要加入少量的ZnO,以抑制鋅負極在電液中的自放電。ZnO在電液中的分散越均勻,越有利于控制自放電。納米ZnO在我國已應用于醫藥等方面。由于堿錳電池朝著無汞化發展,采用納米ZnO是可選擇的方法之一。應用的關鍵是要注意納米ZnO材料的表面改性問題。

　　1 5　納米級In2O3

　　In2O3是堿錳電池的無機代汞緩蝕劑的選擇之一,目前已開發并生產出無汞堿錳電池用高純納米In2O3,該材料具有比表面積大,分散性好,緩蝕效果更佳的特點,應用于無汞堿錳電池具有良好的抑制氣體產生的作用。

　　2　在MH/Ni電池中的應用

　　2 1　納米級Ni(OH)2

　　周震等人用沉淀轉化法制備了納米級Ni(OH)2,并發現納米級Ni(OH)2比微米級Ni(OH)2具有更高的電化學反應可逆性和更快速的活化能力。采用該材料制作的電極在電化學氧化還原過程中極化較小,充電效率高,活性物質利用更充分,而且顯示出放電電位較高的特點。趙力等人用微乳液法制備納米β Ni(OH)2,粒徑為40～70nm。該方法較易控制納米顆粒粒徑大小,并且所制得的納米材料呈球型或橢球形,適用于某些對顆粒狀有特殊要求的場合,如作為氫氧化鎳電極的添加劑,按一定比例摻雜,可使Ni(OH)2的利用率顯著提高,尤其當放電電流較大時,利用率可提高12%。

　　2 2　納米晶貯氫合金

　　陳朝暉等利用電弧熔煉高能球磨法制備出納米晶LaNi5[6],平均粒徑約20nm,采用該材料制備的電極與粗晶LaNi5制備的電極相比,具有相當的放電容量,更好的活化特性,但其循環壽命較短。

　　3　鋰離子電池材料

　　3 1　陰極材料———納米LiCoO2

　　夏熙等用凝膠法制備的納米LiCoO2,放電容量為103mAh/g,充電容量為109mAh/g,長平臺在3 9V處,有明顯提高放電平臺的效果,循環穩定性也大為提高,但未見有混配效應。低熱固相反應法合成納米LiCoO2,發現了混配效應:以一定比例與常規LiCoO2進行混配,做成電池測試,充電容量可達132mAh/g,放電容量為125mAh/g,放電平臺在3 9V,由于納米顆粒增大了比表面積,令Li+更易嵌入和脫出,削弱了極化現象,循環性能比常規LiCoO2明顯提高,顯示出較好的性能。

　　3 2　納米陽極材料

　　實驗表明,用該材料作為添加劑或單獨用作鋰離子電池的負極材料均可顯著提高負極材料的嵌Li+容量和穩定性。中國科學院金屬研究所等用有機物催化熱解法制備出單壁納米碳管和多壁納米碳管。他們的研究表明用納米碳管作為電極,比容量可達到1100mAh/g,且循環性能穩定。香港科技大學用多孔的沸石晶體作載體,首次成功研制出尺寸最小,全球最細且排列規整的0 4nm單壁納米碳管,繼而又發現在超導溫度15℃以下呈現出特殊的一維超導特性。

　　4 電容器材料

　　由可充電電池和電容器共同組合的復合電源系統引起了人們的濃厚興趣,特別是環保電動汽車研究的興起,這種復合電源系統可在汽車啟動、爬坡、剎車時提供大功率電源,因而可以降低電動車輛對蓄電池大功率放電的限制要求,大大延長蓄電池循環使用壽命,從而提高電動汽車的實用性。近年來以納米碳管為代表的納米碳材料的研究和作為電極材料的應用,為更高性能的電化學超級電容器的研究開辟了新的途徑。清華大學用催化裂解丙烯和氫氣混合氣體制備碳納米管原料,再采用添加粘結劑或高溫熱壓的工藝手段制備碳納米管固體電極,通過適當的表面處理,制得的碳納米管電極具有極高的比表面積利用率。用納米碳管和RuO2的復合電極制備雙電層法拉第電容器,在納米碳管比表面積為150m2/g時,電容量可達20F/g左右。清華大學已經制備出電容量達100F的實驗室樣品。在充分利用納米材料的表面特性和中空結構上,納米碳管是目前最理想的超級電容器材料。