工研院一群卅多歲博士研究人員與史丹佛大學團隊,共同研究開發鋁離子電池,能在一分鐘內快速充放電電池,且可重複充電上萬次,研究成果四月登上英國Nature期刊。

研究團隊認為未來電力儲存裝置需求會增加,地球上鋁的蘊藏量豐富,是發展儲存電能的理想材料,因此開發出可高速充放電的鋁離子電池,電池輕薄如名片,一片能夠供電十二毫安培,約可點亮LED燈十餘分鐘,兩片就能為手機充電,且安全性較高,這是卅多年來最突破性進展。

論文第一作者、工研院綠能與環境研究所研究員林孟昌在工研院研究鋁離子電池,之後來經由院內「鴻鵠計畫」前往美國史丹福大學與戴宏杰教授合作,剛開始以「五氧化二釩」為關鍵材料,未料三個月都未無成果,連回家想得都是該如何實驗。

戴宏杰引薦實驗室其他訪問學者共同討論,激發火花,找到石墨微結構,發現石墨的多孔特性,像海綿一樣吸收快,能夠快速充放電,終於有重大突破。

不過研究過程也遭遇不少挫折,有次實驗時,團隊故意將電能調到最高,竟意外獲得很好放電效能。他們才明白,以鋁與石墨為材料,並打開微結構,在高電能下,才能獲得最佳效能。

林孟昌說,這段研究過程很珍貴,每次一有新發現,大家就不斷實驗印證,「面對不懂、不會的,反而增加學習機會。」

工研院綠能所副組長楊昌中表示,鋁離子電池能深度充放電,且充放次數可超過一萬次以上,足以取代鉛酸電池,目前汽車電瓶多用鉛酸電池,年限一到得汰換,若改用鋁離子電池,電瓶年限可延長至少一倍。

外界期待鋰電池未來能發展成手機、手提電腦等三C產品使用,楊昌中說,目前手機、電腦使用的鋰離子電池,能量密度高,實驗中的鋁離子電池,體積大且重,因此暫時難以取代鋰電池。鋁離子電池目前適合應用在電動自行車、輕型電動機車、高爾夫球車等。

 

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