全新的锂电池有机会轰动武林、成为“升级版”的革命性技术吗？最近美国克莱姆森大学（Clemson University）与荷兰台夫特理工大学（TU Delft）科学家分别研发出更轻便、充电速度更快的电池，为将下一代锂电池开辟全新道路。
目前锂离子电池主要采用的石墨阳极，在储电容量已快触顶的情况下，势必要再寻找新方案以满足人们用电需求，对此科学家开始尝试硅、锂等材料，它们可以储存更多的电荷，代表未来若研发成功，能以过去相同的电池重量，储存更多的电力。
不过不论是硅阳极还是锂阳极，这些材料在充电时会膨胀，放电时又会恢复正常大小，折腾下来阳极材料的耐用性都会大打折扣，因此现在的电池还是以石墨、碳为主。
对此克莱姆森大学团队提出的方案是用“奈米颗粒”提高电池稳定性与延长寿命，透过奈米碳管纸（Buckypaper，BP，也被称为巴克纸），把硅奈米粒子当作巴克纸“热压吐司”的馅料， Podila 表示，就算里面的硅粒子破裂，它还是好好地被夹在里面。
（Source：克莱姆森大学）
研究团队表示，片片相连的奈米碳管让硅奈米粒子彼此电连接（electrically connected），形成准三维结构，经过 500 次充放电循环依然稳固。这项技术不仅可以提高电池容量，还可以用更大的电流帮电池充电，进而缩短充电时间。
其中克莱姆森大学所研发的硅阳极锂电池，未来甚至有机会前进宇宙，为火星探测器供电。克莱姆森大学物理天文助理教授波 Ramakrishna Podila 表示，目前大部分卫星供电来源为太阳能板，但是若是人造卫星或探测器进入阴影时，这时候就需要储能系统来支援供电，科学家也希望尽可能降低电池的体重，不然电池愈重、卫星的重量也会增加，成本也随之攀高。
美国国家航太局（NASA）也有赞助这项研究，克莱姆森大学负责人和 NASA 研究团队表示，硅阳极是锂离子电池研究界的“圣杯”，很快地，硅阳极就会进入电动车领域，下个目标便是与产业合作，让产品跨出实验室大门、进入市场。
锂阳极潜力备受看好
而最近锂电池另一项电池“圣杯”也有所进展，荷兰台夫特理工大学（TU Delft）团队也克服锂阳极电池的可靠度问题，他们研发全新的电解质，在充放电过程中会形成特殊的保护层，让电池可以在一次又一次的充电中，提高稳定性。
目前的商业锂电池内的电解质都由碳和氧的化学物质组成，虽然说确实让电池保持高效特性与长寿，但 TU Delft 团队研制的酰胺电解质，还能用来防止腐蚀，研究负责人 Marnix Wagemaker，酰胺化学反应速度快，因此保护层形成速度快。
研究在实验测试也发现，新锂阳极电池平均库伦效率高，也因为电解质形成的固态界面，有出色的电池容量保有率，可加速离子之间的电导率和稳定性。
目前研究下一步是最佳化电池，并加以研究如何改进其他零件，团队也对这项研究寄予厚望，Wagemaker 表示，锂阳极电池原型很快就会登场，预估其能量密度是过去的两倍到三倍，而它的的寿命虽然可能没办法高达数千次，但充放电循环绝对能达到好几百次。
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（首图来源：shutterstock）
