之前的几十年里，锂离子电池技术，一种将锂离子来回移动到充电和放电的充电锂电池，使得設备的充电速度更快，持续时间更长。由SLAC的斯坦福大学材料与材料科学研究所的教员、斯坦福材料科学教授威廉·崔领导的一个国际研究小组今天发表了这些发现。高分子化合物.“以前，它有点像一个黑夹子，”麻省理工学院教授、这项研究的另一位负责人马丁·巴赞(MartinBazant)说。“你可以看到材料工作得很好，某些添加剂似乎也有帮助，但你不能确切地知道锂离子在这个过程的每一步都会往哪里走。”你只能尝试发展一种理论，并从测量中倒退。有了新的仪器和测量技术，我们开始对这些东西的工作原理有了更严格的科学理解。“爆米花效应任何乘坐过电动巴士、使用过电动工具或使用过无绳真空的人，都有可能从他们研究的电池材料中获益，磷酸铁锂。它也可以用于汽车的启动-停止功能与蒸汽轮机和储存风能和太阳能的电网。更好地理解这种材料和其他类似材料可能会导致更快的充电，更长的寿命和更耐用的电池。但直到最近，研究人员还只能猜测能让它发挥作用的机制。当锂离子电池充放电时，锂离子从液体溶液中流入固体储藏室。但是一旦进入固体，锂就会重新排列，有时导致材料分裂成两个不同的相，就像油和水混合在一起时分开一样。这就造成了觉悟所谓的“爆米花效应”。离子聚集在一起，形成热点，从而缩短电池寿命。

来自俄罗斯联邦研究核子大学(俄罗斯)的研究人员则在延长锂电池使用寿命上有了新突破，他们正在研制含镍-63纳米团簇放射性同位素膜的放射性药品β-伏打电池。其概念是开发寿命为100年的安全核电池，用于起搏器、微型葡萄糖传感器、动脉血压监测系统、遥控物体和微型机器人以及能够长期工作的独立系统。研究成果发表在杂志上。应用物理信函.研究人员比以往任何时候都更感兴趣的项目，开发纳米技术，以微型化技术设备，主要是纳米通讯系统。在创造将纳米电子学和机械元件结合起来的微机电和纳米机电系统方面的最新成就可以使开发微观物理、生物或化学传感器成为可能。然而，微型电池的缺乏为微机电系统和纳米机电系统提供动力，阻碍了这类设备的大规模引进。今天，科学家们正在研究制造微型锂离子电池、太阳能电池板、固态电池和各种类型的冷却器的可能性。然而，这些电池仍然太大，无法开发真正的微观和纳米系统。另一种为先进的微机电和纳米机电系统供电的方法是使用放射性同位素电池。无线电同位素或核或原子电池将元稳定元素(原子核)放射性物质衰变的能量转化为电能。这些元素的质量和体积都有很高的能量密度。持续能量排放的持续时间因核素的选择而异。静音无线电放射性核素电池可以在没有错误或长期维护的情况下工作。镍-63的独特性能

热电转换被认为是将放射性衰变能量转化为电能的最方便的方法之一。但科学家也在研究β-伏打电池及其实际应用。通过在微型电池中安装一种发射软β辐射的无线电话放射性核素，可以保护用户和附近的物体免受辐射。因此，这种电池将有广泛的应用。梅菲的研究人员研究了纳米团簇镍膜的电物理性质，并选择了实验的最佳参数，目的是建立一个系统，有效地将镍-63同位素的β衰变能量转化为电能。镍-63放射性核素是β-伏打过程中最有前途的放射性同位素之一。这种软β辐射发射器的半衰期很长，为100.1年。因此，这个独特的元素非常适合为不需要高输出的各种系统供电。

弹性、相对惰性和易于加工的镍是一种有效的金属，就其性能而言.它不必在集装箱内储存和运输。研究人员正试图提高当前系统的效率，将镍-63元素的β衰变能量转化为电能，并寻找替代的物理系统。这种方法很有希望。梅菲的研究人员正在使用新的方法梅菲物理技术计量问题学院的助理教授Pyltr BorisAum说，研究人员已经开发出一种不寻常的物理系统，可以在纳米结构的镍薄膜中产生二次电子，并大大增强β粒子一连串非动量守恒所引起的电流信号。他指出：“相对来说，制作一个实验系统是相对容易的，该系统由密集填充的镍微米团簇组成，金纳米颗粒在二氧化硅表面的系数分布，这是一种宽带介电，取决于它们的大小。”

研究人员报告说，纳米颗粒梯度分布的镍-63纳米团簇膜的形成结合了两个重要的过程。首先，有可能在预定的方向上开发出由不同纳米颗粒尺寸决定的固定电势差的涂层。其次，它将把镍-63同位素β衰变的能量转化为电流，而不需要额外的难度来生产半导体系统。新型梯度纳米团簇镍薄膜具有独特的性能，具有热电转换的放射性同位素电源几乎无限制的应用。微型核电池可用于微机电和纳米机电系统、起搏器、微型葡萄糖传感器和中心静脉压监测系统，还可用于控制远程物体和微型机器人，以及能够在深海、海底和极北运行很长时间的独立系统。