2017-08-28 | 編輯:Delilah Lin 514 瀏覽人次

搶進電動車市場,電容量提高的鎂電池也要分杯羹

 

雖然鋰離子電池在市場上的聲勢居高不下,但安全性太招人質疑,現在又有一款主打更便宜、更安全的新電池要跟電動車市場分一杯羹了。一款由休士頓大學研究團隊開發的新型鎂電池,標榜電容量比商用鋰離子電池高出2 倍。

鎂電池最大的缺點在於充、放電過程中,充電性能會迅速衰退,過去由於鎂電池一直難找到能存儲大量鎂離子的陰極材料,不光打破氯化鎂鍵只為儲存鎂離子是很困難的技術,以這種方式產生的鎂離子在電池內移動速度也緩慢,種種原因都會導致電池效率低下,大好前程因此遭阻擋。目前,鎂電池主要供軍事通信、氣象測候儀、海難救生設備、高空雷達儀等設備使用。

現在,休士頓大學電機電子工程學系副教授Yan Yao 團隊在《自然通訊》雜誌發表最新研究,他們設計了奈米結構的電池陰極,讓新型鎂電池大大增加4 倍存儲容量。早期鎂電池儲存容量為100mAh / g,相比之下新電池可達400mAh / g,而一般的商業鋰離子電池陰極容量則約200mAh / g。

新型鎂電池將氯化鎂注入二硫化鈦的陰極材料以儲存能量,由於保留氯化鎂鍵沒有破壞,與傳統鎂電池相比,離子擴散速度比傳統材料快許多。Yan Yao 說,保留氯化鎂鍵可使陰極儲存的電荷翻倍,不過由於氯化鎂分子較大,所以關鍵就在擴大陰極材料的開口,以便容納更多氯化鎂。

於是,研究人員動手將二硫化鈦材料的開口撐大了300 倍──雖然還是很小,從0.57 奈米增加到1.8 奈米,但這樣便足夠讓氯化鎂分子通過。大容量的氯化鎂鍵有優異速度和循環性能,也為多價離子電池的未來開闢更多可能性。

高壓鋰離子電池雖然還是鞏固自己的市占率,但其成本高、內部結構易發生破壞導致起火等潛在問題,都使其隨時可能被更便宜、更安全的鎂電池、鋅電池等篡位。

新款鎂電池的電壓在1 伏特左右(鋰離子電池的電壓3到4 伏特),它在一定程度上受電壓限制,但研究人員仍期盼鎂電池的新設計能應用在更有價值的領域。Yan Yao 說:「我們的最高宗旨就是以更低價格製造更高能量電池,特別是在電動汽車領域,要和其他電池一較高下。」

(合作媒體:科技新報。首圖為鹼性電池,圖片出處:public domain CC0)
 
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