為電池儲能新星開路,澳洲研發全新鋁離子電池電極
2018-12-07   |  作者:daisychuang  |  1瀏覽人次

雖然現在大多電池研究重心都在鋰離子技術,但有望改寫電池遊戲規則的生力軍也陸續冒出,就好比澳洲新南威爾斯大學近期已為鋁離子電池打造全新電極結構,有效提高電極電化學性能與穩定性,可望加速該技術商業化進展。

鋰離子電池是當前使用範圍最廣的電池之一,從手機、3C 產品到電動車或是大型儲能電廠,鋰離子電池可說是無處不在,然而該技術也不是完美無缺,除了使用壽命短、成本較高之外,其安全性問題一直以來也為人詬病,這讓不少新型電池技術有機會挑戰鋰離子電池目前的地位。

其中鋁離子電池為備受看好的儲能新星,科學家看中鋁含量多,地殼中含量居金屬首位、占地殼總量 8.3 %,再加上由於鋁擁有多種氧化還原形態,其理論體積容量也相當高。

但鋁離子電池至今尚未量產也不是沒有原因。雖然鋁離子電池運作方式跟鋰離子電池很像,放電時鋁離子會從陰極移動到陽極、充電時再回到陰極,只可惜科學家一直苦於找不到低成本又高效的電極。

而澳洲新南威爾斯大學的突破性技術在於新電極結合石墨與有機分子,以往科學家都沒有在電極中加入有機化合物,團隊指導教授 Dong Jun Kim 博士表示,研究將氧化還原巨環化合物(macrocyclic compound)當作活性材料,成功設計出全新的可充式鋁電池電極。

根據團隊發表在《Nature Energy》的論文,該材料會讓電極形成層狀超結構,進而實現可逆插入與萃取陽離子型鋁錯合物(aluminium complex),且該電極也具有出色的電化學性能與穩定性,循環逾 5,000 次後仍能穩定運作。

巨環化合物 – 石墨電極也能進一步提升電極的比容量、電導率和表面負載,Kim 指出,新結構對於研究電化學儲能技術的科學家來說意義重大,只不過目前研究仍處於早期階段,團隊還需要再多加改進。未來在繼續研究鋁離子電池的同時,也會關注其他電池技術的潛力,並嚐試將氧化還原有機分子用於鋁、鎂、鋅和鈣等電池。

目前澳洲新南威爾斯大學已成功在鋁離子電池研究有所進展,並為低成本儲能技術開闢另一種可能,但這項技術何時能跨出實驗室,現在還不好說。

(首圖來源:Pixabay。文/DaisyChuang)

 
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