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2019-01-01集各式優點於一身的新型鋰電池 589 期

Author 作者 編輯部
一直以來,科學家致力尋找能將電池性能往前推進的電極材料。奧地利維也納大學(University of Vienna)無機化學與功能材料學系克萊茲(Freddy Kleitz)等人,於《最新能源材料》(Advanced Energy Materials)發布研究,表示已開發出具奈米結構,且能提升電池循環次數與容量的陽極材料。

製作陽極常見的材料之一為石墨,但其實金屬氧化物具有更好的電池容量,唯其穩定性與導電性都不比石墨。若把兩者優點融為一體,是否可行呢?憑藉此想法,研究員將金屬氧化物與石墨烯混合,開發出新型的活性電極材料。首先,他們將銅與鎳均勻混合,並以奈米澆鑄(nanocast),一種生產介孔材料(mesoporous materials)的方式,打造出混合金屬氧化物顆粒的結構化奈米多孔材料,最後再以噴霧乾燥的程序讓成品裡的材料被緊密包裹。由於這種材料孔隙網路廣泛分布,也讓電池電解質中的鋰離子交換區域活性得到提升。

現今所使用的鋰電池大概充1000次電性能就會開始打折扣;然而在試驗的過程中,該材料以前所未有的可逆循環穩定性,顯著改善比電容量(specific capacity),即使在高達1280毫安培(milliamperes, mA)的電流下,依然能進行3000次的充放電循環。此外,該材料的製程較簡單,能製作大型設備(如電動車)適用的小電池,且以水為基礎的製作方法也能友善環境,頗具有發展潛力。

Louis Lefrançois Perreault et al., Spray‐Dried Mesoporous Mixed Cu‐Ni Oxide@Graphene Nanocomposite Microspheres for High Power and Durable Li‐Ion Battery Anodes, Advanced Energy Materials, 2018.