纳米多孔材料可将锂离子充电电池功率密度提高数十倍日本产业技术综合研究所（产综研）日前证实：通过在负极中采用微细管结构的材料，可将锂离子充电电池的功率密度提高数十倍。锂离子充电电池虽具有可使电动汽车匀速行驶所要求的长时间持续工作的能量密度，但却存在着如何提高起动时所要求的功率密度的课题。
  负极采用的材料是产综研2004年2月发布的“结晶性金属氧化物复合纳米多孔材料（TiO2-P2O5，TiO2-P2O5-CuO，TiO2-P2O5-SnO2）”。其结构由直径SNMP左右的微细管规则地排列而成，通过这种微细管，不仅锂离子与电解液能够容易地流向电极内部，而且还具有增大锂离子吸附的表面面积的作用（图1）。
  由此，在维持与现有锂离子充电电池相同的能量密度的同时，还可提高功率密度。 　　比如，负极采用结晶性金属氧化物纳米多孔材料，正极采用LiCoO2制作电池时，以兼顾到容器重量等因素的能量密度与功率密度值分别约为100Wh/kg和10kW/kg（图2）。
  据产综研表示，上述2项数值均超过了电动汽车蓄电装置的开发目标。现有的锂离子充电电池分别约为100Wh/kg和100W/kg。
一般认为纳米材料应该包括两个基本条件：一是材料的特征尺寸在1—100nm之间，二是材料此时具有区别常规尺寸材料的一些特殊物理化学特性。
  满足这两个基本条件的材料就是纳米材料。     
首先我们看看纳米的概念。
　
从尺寸大小来说，通常产生物理化学性质显著变化的细小微粒的尺寸在0。1微米以下(注1米＝100厘米，1厘米＝10000微米，1微米＝1000纳米，1纳米＝10埃)。
  即100纳米以下，因此定义：颗粒尺寸在1～100纳米的微粒称为超微粒材料，也就是纳米材料。纳米金属材料是20世纪80年代中期研制成功的，后来相继问世的有纳米半导体薄膜，纳米陶瓷、纳米瓷性材料、纳米生物医学材料等。 
纳米是一种几何尺寸的度量单位，1纳米为百万分之一毫米，即1毫微米，也就是十亿分之一米。
  略等于四十五个原子排列起来的长度。纳米结构通常是指尺寸在100纳米以下的微小结构。
我们再看看它的性质。
由于它尺寸特别小，它就产生了两种效应，即小尺寸引起的表面效应和量子效应，即它的表面积比较大，处于表面上的原子数目的百分比显著增加，当材料颗粒直径只有1纳米时，原子将全部暴露在表面，因此原子极易迁移，使其物理性能发生极大变化。
  一是它对光的反射能力变得非常低，低到<1%；二是机械、力学性能成几倍增加；三是其熔点会大大降低（如金的熔点本是1064℃，但2纳米的金属粉末熔点只有33℃）；四是有特殊的磁性（如20纳米的铁粉，其矫顽力可增加1000倍）。
   纳米（nm)是长度单位，1纳米是10-9米（十亿分之一米），对宏观物质来说，纳米是一个很小的单位，不如，人的头发丝的直径一般为7000—8000nm，人体红细胞的直径一般为3000—5000nm，一般病毒的直径也在几十至几百纳米大小，金属的晶粒尺寸一般在微米量级；对于微观物质如原子、分子等以前用埃来表示，1埃相当于1个氢原子的直径，1纳米是10埃。
  
   一般认为纳米材料应该包括两个基本条件：一是材料的特征尺寸在1—100nm之间，二是材料此时具有区别常规尺寸材料的一些特殊物理化学特性。
纳米材料的用途很广，主要用途有： 
医药 使用纳米技术能使药品生产过程越来越精细，并在纳米材料的尺度上直接利用原子、分子的排布制造具有特定功能的药品。
  纳米材料粒子将使药物在人体内的传输更为方便，用数层纳米粒子包裹的智能药物进入人体后可主动搜索并攻击癌细胞或修补损伤组织。使用纳米技术的新型诊断仪器只需检测少量血液，就能通过其中的蛋白质和DNA诊断出各种疾病。 
家电 用纳米材料制成的纳米材料多功能塑料，具有抗菌、除味、防腐、抗老化、抗紫外线等作用，可用处作电冰霜、空调外壳里的抗菌除味塑料。
   
电子计算机和电子工业 可以从阅读硬盘上读卡机以及存储容量为目前芯片上千倍的纳米材料级存储器芯片都已投入生产。计算机在普遍采用纳米材料后，可以缩小成为“掌上电脑”。 
环境保护 环境科学领域将出现功能独特的纳米膜。这种膜能够探测到由化学和生物制剂造成的污染，并能够对这些制剂进行过滤，从而消除污染。
   
纺织工业 在合成纤维树脂中添加纳米SiO2、纳米ZnO、纳米SiO2复配粉体材料，经抽丝、织布，可制成杀菌、防霉、除臭和抗紫外线辐射的内衣和服装，可用于制造抗菌内衣、用品，可制得满足国防工业要求的抗紫外线辐射的功能纤维。 
机械工业 采用纳米材料技术对机械关键零部件进行金属表面纳米粉涂层处理，可以提高机械设备的耐磨性、硬度和使用寿命。
   
为推进我国功能纳米材料的产业化进程，中国商品交易中心和中国科学院化学研究所共同组建了北京中商世纪纳米技术有限公司，该公司将以中国科学院化学研究所功能纳米界面材料研究组为技术依托，致力于功能纳米界面材料技术与开发与推广。
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