瞄準鋰電池龍頭地位,更便宜、儲量更豐富的鉀離子電池成黑馬

發佈日期: 2020 年 03 月 20 日 9:57 | 作者: | 分類: 產業資訊

目前鋰離子電池可說是儲能領域龍頭,手機、電動車到電池儲能廠都是鋰電池的天下,但這並不代表它可以穩穩待在寶座,由於鋰電池的安全性受質疑、成本較高,也有不少科學家正在尋找替代方案,目前美國科學家在更便宜、地殼含量更豐富的鉀電池頗有進展。

鉀在地殼中的含量約為 2.09%,居第七位,製造成本與材料成本都比鋰還要低,美國壬色列理工學院(RPI)認為,若是採用全鉀金屬陽極,不管是體積能量密度還是重量能量密度,都可以媲美鋰離子電池,具備電池容量高優勢。

但鉀離子電池跟鋰離子電池一樣,也有晶枝生長問題,通常鋰電池在充放電過程中會容易沉積鋰離子,最終電極表面會因為沉積不均勻形成樹枝狀鋰晶枝,這些晶枝容易刺穿絕緣層,最終導致故障電池起火,而鉀的活性比鋰更高、熔點也只有攝氏 68 度,其實是種易燃易爆的物質,在安全性上不可不審慎應對。

對此 RPI 團隊研發出一種神奇的「自我修復」技術,在充電一整晚之後,電池會自動清除掉陽極上面的晶枝,不讓它們過度生長。研究團隊指出,只要在受控環境下,精準控制電池中的溫度,提高到恰恰好的溫度,既不讓鉀金屬熔化、又能激發表面擴散,使鉀原子離開沉積區域,進而使樹狀晶枝均勻消散。

這種狀況有點像是暴風雪後的晴天,雪堆在風的吹散下、陽光曝曬後會逐漸縮小,最後逐漸平坦,機械、航太與核工程教授 Nikhil Koratkar 表示,不用電池的時候,只要開啟電池管理系統,透過提高局部熱量,讓電池進行自我修復。

團隊認為,這有可能將廉價、長壽的鉀金屬電池投入商業化。

不過這也不是該團隊第一次觀察到電池的自我修復狀況,早在 2018 年他們就發現可透過相同發方法,提高溫度抹平鋰電池中的晶枝,而新的研究除了發現可應用在鉀電池,或許是為了避免過熱加速電池衰退,此次研究提出電池管理系統方案。

目前已研究發表在《PNAS》。

(合作媒體:科技新報。首圖來源:RPI

announcements 線上投稿     mail 列印
Share