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要怎樣做出微小、長效的電池?

鉅大鋰電  |  點擊量:0  |  2021年08月26日  

倘若要列出一份可作為高科技使用的先進材料,應當不會有人想到木頭會名列前茅。將一塊木頭裹上錫,就可以制作微小、長效的電池。馬里蘭大學試驗用的組件,惟有一張紙厚度的千分之一不到。木頭的成本低,材料到處可見,能用來存儲大量能源。


美國馬里蘭大學的李騰(TengLi)和胡良斌(LiangbingHu)的試驗顯示,若能有效運用木材,就能成功推出鈉電池,取代既有的鋰離子電池,大輻降低電池制作成本。


納存儲的電量也比不上鋰,所以不要指望納電池能用在手機上,但是它的成本低,材料到處可見,能用來存儲大量能源。


胡良斌是大學材料科學助理教授,他說:靈感來自于樹木。樹木由木質纖維組成,一旦吸入礦物質豐富的水,它就成為存儲液體電解質的理想材料,它可以成為電池的基礎,同時又是活動部分。


鋰和鈉的化學性質十分相近,只不過納離子的體積是鋰離子的5倍。這在制作電池時便成了一大問題,因為電池會讓離子在正負極之間穿梭,離子越大,穿梭時造成的傷害也越大,進而縮短電池的壽命,因此鈉無法用來制作電池。但工程師仍希望能研發出商業用的鈉電池,因為鈉的蘊藏量比鋰高出許多。


李博士和胡博士想了解,若改用更柔軟的材料來制作電極的框架,是不是能減低電極傷害。這類框架通常是以金屬制成,因此十分堅硬,但兩位研究者認為,經過解決的木材可以擁有同樣良好的傳導性,而且也能為不斷膨脹、縮小的電極供應更好的支撐。


他們使用黃松木薄片進行探測。先用奈米碳管傾覆在薄片之上以改善其傳導性,接著再在每塊薄片上加上一層錫;完成之后,將薄片放入含有鈉離子的電解液中,進行400次循環的充放電。控制組則是以銅薄片制成的類似電池。


木質電池并不完美;其初期容量為339mAH/g,但在400次循環充放電之后,只剩145mAH/g。不過,以初步開發的原型來說已經算相當不錯,而且表現遠超過銅框電池;銅框電池的初期容量為50mAH/g,100次循環充放電之后便降至22mAH/g。


當然,短時間內你的手機和筆電里應當不會出現木框電池,但那本來就不是兩位研究者的計劃。他們的研究將有助于大型鈉離子電池的開發,這些電池可用來儲存太陽能發電站的電力。


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