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工研院攜手史丹佛 一分鐘充飽電池登最新期刊

2015/04/09 10:27 文/記者陳炳宏

台灣之光再添一例,工研院與美國史丹福大學研究團隊,共同合作研發「可高速充放電鋁離子電池」,以低成本、高安全性、可高效率快速充放電7千5百次以上,突破鋁電池壽命限制的研究成果,登上四月份英國自然(Nature)期刊,該技術目前已申請美國及台灣專利,未來將可取代傳統鉛酸電池,應用在大型儲能裝置及輕型電動機車/電動自行車電池上,成為下一代儲能新星。

工研院表示,目前已經布好全球專利,並由工研院與史丹佛大學共同持有,在美國,則由史丹佛持有,授權後工研院可抽授權金,在台灣專利持有人則為工研院,預計2到3年內將有技轉的商品上市,不過因為鋁離子電池體積會比鋰電池大,所以目前暫無行動電源或手機電池應用規劃。

「可高速充放電鋁離子電池」,可幫手機充電。(翻攝自林孟昌臉書)

身為研究論文第一作者的工研院綠能所研究員林孟昌在臉書上表示,自己在工研院展開初步研究,接著透過鴻鵠計畫前往美國史丹福大學化學系與戴宏杰教授合作,中間經歷了無數的實驗失敗且幾乎放棄,最後因為ㄧ個意外的實驗結果,加上研究伙伴的共同努力,後續經過了無數個熬夜通宵整理數據與撰寫論文,終於獲得Nature主編與審稿人的認可獲得刊登機會。

工研院綠能所研究員林孟昌展示與史丹佛大學共同研發的「可高速充放電鋁離子電池」。(翻攝自林孟昌臉書)

其中鴻鵠計畫是工研院鼓勵優秀人才前往國際機構進行前瞻研究的計畫。

工研院綠能所胡耀祖所長表示,在經濟部能源局支持下,工研院「可高速充放電鋁離子電池」技術有三大突破,一是找出鋁金屬與石墨材料的最佳組合,突破鋁電池材料的技術瓶頸;二是開發出和紙張一樣柔軟、可彎折,容易量產的薄型導電材料,未來能針對不同需求與特性來製造生產;三是穩定、安全、具耐久性,即使受到外力破壞,也不用擔心爆炸、燃燒引發災害。

「可高速充放電鋁離子電池」,即使遭鑽孔破壞,也不會燃燒爆炸。(翻攝自林孟昌臉書)

由於鋁是地球上含量最多的金屬之一,取得成本相對低廉,可高速充放電鋁離子電池的基本結構是由鋁金屬陽極和石墨陰極組成,工研院與史丹福研發團隊利用石墨的疊層特性,讓鋁離子可以在石墨內部數萬層的石墨烯層之間快速進行嵌入/嵌出的電化學反應,可重複充放電達7,500次,能量仍然不會耗弱。

除在耐久性上交出漂亮的成績外,薄型石墨導電材料和紙張一樣柔軟、可彎折、材質穩定,電解液基本成分由鋁鹽構成,在室溫下亦維持穩定狀態。放電過程中甚至可以承受鑽孔測試同時仍持續穩定供電,鋁離子電池的安全性也將是大家看中的優點。

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