科學家新開發鋰-二氧化碳蓄電池原型,有望成為第一款碳中和電池

發佈日期: 2019 年 10 月 05 日 10:53 | 作者: | 分類: 產業資訊

鋰-二氧化碳電池特性引人注目,除了能量密度是鋰離子電池的 7 倍以上之外,只要有二氧化碳就可以發電,這使得許多科學家紛紛投入研究。最近美國伊利諾大學芝加哥分校(UIC)團隊則有所突破、率先研發出可充式鋰-二氧化碳電池原型,充放電次數還更高達 500 次。

若該研究研發有成,這或許會是世界上第一款碳中和電池。

鋰-二氧化碳電池研發不易,即使過去不斷有人投入研究,還是沒有製造出高效的鋰-二氧化碳電池。二氧化碳活性低,需要高電壓與昂貴金屬催化劑的幫助,先前美國麻省理工也有投入相關研究,2018 年他們首次在沒有金屬催化劑狀況下,把二氧化碳轉化為碳酸鋰(Li2CO3),只可惜該電池只能充放電 10 次而已。

通常鋰-二氧化碳電池在放電時會產生碳酸鋰和碳,充電時能重複利用碳酸鋰,問題在於,碳會堆積在催化劑上,最終讓電池故障。論文第一作者兼 UIC 工程學院研究生 Alireza Ahmadiparidar 表示,碳堆積不僅會降低電極催化劑的活性,也會阻止二氧化碳擴散(diffusion),使電池在充電狀態下發生電解質分解。

對此,UIC 團隊提出一項解決方案,將二硫化鉬奈米薄膜結合到陰極催化劑中,提高陰極再利用碳酸鋰與碳的性能,同時也用離子液體和二甲基亞碸製出新型混合電解質,這樣一來電池在充放電時就能生成多成分複合物,使碳自然地混入其中,不會在催化劑上成為擋路的障礙。

目前團隊已成功打造出電池原型,充放電次數高達 500 次、每循環電容量為每克 500 mAh,UIC 機械與工業工程副教授 Amin Salehi-Khojin 表示,團隊獨特的材料組合將有助於打造更高效、長壽的碳中性鋰-二氧化碳電池。

縱使該研究距離商業化還有一段距離,但團隊認為鋰-二氧化碳電池未來將能助電動車、電池儲能系統一臂之力,同時也能提供另一種轉化二氧化碳的方法,進一步降低大氣中的二氧化碳含量。目前研究已發表在《Advanced Materials》。

(首圖來源:科技新報。首圖來源:pixabay

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