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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.