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鋁箔紙薄般的「鋁電池」台師大研究登「自然通訊」期刊

台師大化學系特聘教授陳家俊和台科大、史丹福大學教授組成的團隊,成功開發「可充放電鋁離子電池」,b是在電子顯微鏡下的碳材料結構圖。(圖由台師大提供)

台師大化學系特聘教授陳家俊和台科大、史丹福大學教授組成的團隊,成功開發「可充放電鋁離子電池」,b是在電子顯微鏡下的碳材料結構圖。(圖由台師大提供)

2017/03/03 10:59

〔記者林曉雲/台北報導〕台灣師範大學、台灣科技大學、史丹福大學教授群,組成國際跨校合作團隊,找到好的碳材料(石墨)進行化學改良作為電極,成功研發出「像鋁箔紙一樣薄的鋁電池」,可充放電次數和電容量和現行鋰電池相同,團隊在美國已成立公司,朝向可應用產品之開發前進,預期鋁電池可用於電動機車、工業堆高機等,此研究在今年2月底登上國際知名「自然通訊」(Nature Communications)期刊。

台師大化學系特聘教授陳家俊今早受訪表示,環保綠能當道,各國都在尋找新能源,坊間手機、電器及電動車最常用的鋰電池,因鋰元素在地球上的含量有限,成本高居不下,他與王迪彥助理教授(現已轉任東海大學)、史丹福大學Prof. Hongjie Dai、台灣科技大學化工系黃炳照教授,組成團隊所開發的「可充放電鋁離子電池」,和紙張一樣柔軟、可彎折,由容易量產的薄型導電材料所構成。

陳家俊表示,所有可氧化金屬均可作為電池,相對於鋰元素的稀少昂貴,鋁元素是地球上含量最多的金屬之一,在地殼中蘊藏量更豐富的金屬、約占地殼8%,鋁的製品在日常生活用品中隨處可見,例如:鋁箔紙、鋁罐等,鋁元素也具備如鋰電池的高能量密度與高放電電位之特性,取得成本相當低廉,鋁具有價格便宜與安全性等優勢,一直是世界各國電池儲能研究團隊鎖定研發的材料。

在過去全世界相關研究上,所遭遇到的問題是因電容量的限制,從而導致電池能量密度無法有效提升。陳家俊說明,團隊選定鋁片作為負極材料後,以各種規格的石墨(碳材料)作為正極材料,透過不斷嘗試各種材料及電解液成分,以找尋最佳性能組合,台師大負責鋁電池的電極研發改良,測試過市面上30種碳材料後,終找到一種適合的碳材料,再以化學方式進行有效改良,克服了鋁作為電池的限制和困難。

陳家俊表示,未來能針對不同需求與特性生產製造出的鋁電池,具有高穩定性及耐久性、相較於鋰電池,鋁電池的安全性高,即使受到外力破壞,也不須擔心引發爆炸災害,該技術未來在工業應用上相當具潛力,開發鋁電池作為儲電裝置,可用於工業堆高機、電動機車等等。

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