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工研院與史丹福大學合作,新鋁電池技術登上Nature 期刊!

2015/05/05 經濟部能源局 點閱人次: 434

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整理/曾君儒 文字、圖片提供/工研院綠能所

在經濟部能源局支持下,工研院技術團隊與美國史丹福大學合作研發的「可高速充放電鋁離子電池」,以低成本、高安全性、快速充放電等優點,突破過去鋁電池的壽命限制,此成果獲得國際肯定,於今(2015)年4月份刊登於英國《自然》(Nature)期刊內,目前該技術已申請我國與美國的專利,未來將可能取代傳統鉛酸電池,應用於大型儲能裝置與電動車電池上,發展潛力無可限量。

鋁是地球含量最多的金屬之一,具備高能量密度與高放電電位特性,取得成本相對低廉。「可高速充放電鋁離子電池」就是由鋁金屬陽極、石墨陰極所組成,研發團隊利用石墨層疊特性,讓鋁離子可以在其數萬石墨烯層內部間快速進行電化學反應,即使重複充放電達7,500次,能量也不會耗弱,優秀的耐久性令人印象深刻;而薄型石墨導電材料柔軟如紙,可撓可彎曲且材質穩定,電解液則由鋁鹽構成,室溫下也能保持穩定狀態;令人驚訝的是,「可高速充放電鋁離子電池」在放電過程中,即使用鑽孔機從外破壞,仍能穩定持續供電、並無爆炸等風險疑慮。

工研院綠能所所長胡耀祖表示,「可高速充放電鋁離子電池」擁有三大突破技術,一是擺脫以往鋁電池材料的技術瓶頸,找出鋁金屬與石墨的最佳搭配組合;二是研發出可彎曲、可撓、又容易量產的薄型導電材料,未來能配合不同要求與特性進行生產;三是穩定、安全、且具耐久性,即使通電中受到外力破壞,也不會引發災害。目前 「可高速充放電鋁離子電池」的應用,將持續朝著提升石墨材料之電容量與石墨陰極材料量產化兩大方向發展,2年內可望以搭配再生能源發電機組、裝設定置型的大型儲能裝置為發展目標,並進一步取代傳統的車用鉛酸電池,延長汽車電池壽命達10年以上,不僅節能也能降低維修成本。

胡耀祖所長進一步說明,工研院長期推動鴻鵠計畫,鼓勵研發人員與國際團隊合作,本次成果即是以鴻鵠計畫所培育之研究員林孟昌為首,並與史丹福大學化學系戴宏杰教授團隊、臺灣師範大學兼任助理教授王迪彥、臺灣科技大學化工系教授黃炳照等人共同合作研發而成。自2013年起,工研院就與史丹福大學展開鋁離子電池的雙邊合作計畫,除了技術研發與突破,後續的專利與產業合作方面都各有分工,工研院綠能所表示未來必以此為基,將我國科技研發的強項推向全球,扮演再生能源儲能產業鏈中的關鍵角色。

《自然》(Nature)期刊網址連結
http://www.nature.com/nature/journal/vaop/ncurrent/full/nature14340.html


關鍵字:鋁離子電池,儲能,石墨

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