铝离子电池拥有低可燃性、低成本及电力储存效能高等优点,但其电池寿命却饱受限制,不少研究人员近几十年来,试图发展可行的商用铝离子电池技术。最近史丹佛大学(Stanford University)研究团队成功研发“可高速充放电的铝离子电池”原型,能在短短 1 分钟内将电力充饱,且使用寿命远远超过传统锂电池。
即便拥有许多锂电池望尘莫及的优点,但目前的铝离子电池最大的挑战,在于无法找到经过多次充放电循环后,还能产生足够电压的材料。不过,由史丹佛大学化学系教授戴宏杰及台湾工业研究院绿能所研究员林孟昌所带领的团队,在偶然间发现,加入石墨可有效突破铝离子电池技术的瓶颈。这项研究发表在 4 月出版的《自然》(Nature)期刊上,且已在台湾及美国申请专利。
团队研发的铝离子电池利用铝制阳极、石墨制成阴极,能在短短 1 分钟内快速充饱电,且弹性极高,为可折叠弯曲的薄型材料。相较于锂电池,铝的材料成本较低,价格相对较为低廉。此外,研究团队在实验过程中将铝离子电池钻透,但其不但未着火,还能成功保持运作状态,比较易燃的锂电池安全得多。
至于铝离子电池最大瓶颈──电压的部分呢?先前曾有其他研究人员开发铝电池,但最高只能充放电循环 100 次,不过,这款原型电池可在经过 7,500 次充放电循环后,没有任何能量损耗,可产生约 2 伏特的电压,且其重复充放电循环次数远远超过锂电池的 1,000 次。
充电快速、价格低廉、安全性高、弹性佳及电池寿命长等优势,都是让铝离子电池有机会成为带动下一波行动装置电池革新的关键因素。然而,虽然这款铝离子电池原型可产生约 2 伏特的电压,但仍比目前智能手机锂电池普遍电压为 3.7 伏特或 4 伏特还要低得多。
也就是说,在大规模量产前,研究团队还得再度拉高电压。戴宏杰认为,要解决这个问题“不是不可能”,他表示,若改良阴极材料,可望能增加铝离子电池的电压及能量密度。
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