科學(xue)(xue)家致力于(yu)發展低成本、高效(xiao)與安(an)全電(dian)池(chi)(chi),而(er)身為鋰離子(zi)電(dian)池(chi)(chi)后起之秀,也有不少科學(xue)(xue)家關注并不斷研(yan)發鋁(lv)電(dian)池(chi)(chi)(aluminium batteries),其中瑞士聯(lian)邦材料科學(xue)(xue)技(ji)術實(shi)驗(yan)室(Empa)與蘇黎(li)世聯(lian)邦理工(gong)學(xue)(xue)院(ETHZ)已找出兩種(zhong)材料,可望提升鋁(lv)電(dian)池(chi)(chi)效(xiao)率與增(zeng)加用(yong)途廣泛性.

    根據在《Advanced Materials》報告,氮化鈦(titanium nitride)與聚(ju)芘(Polypyrene)為(wei)良好替代材(cai)(cai)料,前(qian)者為(wei)導電性高(gao)與耐腐蝕性強的合(he)成陶瓷材(cai)(cai)料,由常見的鈦和氮元素組成,且易于制造;后(hou)者則為(wei)碳氫化合(he)物,儲存容量可與石墨(mo)相(xiang)競爭,可做為(wei)電池(chi)正極材(cai)(cai)料.

    瑞士尋獲(huo)新型抗腐蝕材料,盼提升鋁電池應(ying)用與效(xiao)率

    由(you)于鋁電池(chi)電解質腐(fu)(fu)蝕性極(ji)強,甚至可(ke)(ke)腐(fu)(fu)蝕不(bu)銹鋼與金,因此(ci)(ci)科(ke)學家正在尋找替代材料(liao)或(huo)是抗(kang)腐(fu)(fu)蝕材料(liao).而(er)氮化鈦(tai)可(ke)(ke)是說是該研(yan)究(jiu)的突破口,該材料(liao)比不(bu)銹鋼更有效阻擋腐(fu)(fu)蝕性電解質,同時也能以薄膜生產,如此(ci)(ci)一來就可(ke)(ke)以覆(fu)涂(tu)在電池(chi)上的聚合箔(polymer foils),ETHZ 功能性無機(ji)材料(liao)教授 Maksym Kovalenko 認為,研(yan)究(jiu)可(ke)(ke)進一步提升氮化物的多(duo)功能性.

    科(ke)學家已成功在(zai)實驗室(shi)打造氮化鈦(tai)鋁(lv)電(dian)池(chi)(見(jian)首圖(tu)).Kovalenko 指出,氮化鈦(tai)也可以用(yong)在(zai)金屬(shu)導體,甚(shen)至能將其印(yin)刷在(zai)塑料上,其潛在(zai)應用(yong)也不限于鋁(lv)電(dian)池(chi),也可用(yong)在(zai)鈉(na)基電(dian)池(chi)、鎂基電(dian)池(chi)或(huo)高壓鋰離子電(dian)池(chi).

    聚芘的分子結構.

    第二(er)種材料聚(ju)芘則(ze)為(wei)聚(ju)合物分子結(jie)構,當其(qi)分子鏈(lian)無(wu)序聚(ju)集時(shi),聚(ju)芘會具有導(dao)電(dian)性.Kovalenko 表示(shi),分子鏈(lian)之間存有許多空間,可(ke)讓電(dian)解(jie)質中較大離子能夠滲(shen)入電(dian)極材料.團(tuan)隊則(ze)認為(wei)聚(ju)芘和氮化(hua)鈦都是可(ke)撓(nao)式材料,可(ke)望用(yong)于(yu)可(ke)撓(nao)式電(dian)池,但目前該材料仍處(chu)于(yu)實驗室階段.

    這兩項材料發展皆有望提(ti)升再(zai)生能(neng)源(yuan)的(de)儲(chu)(chu)能(neng)應(ying)用.當日(ri)照強(qiang)烈與風大時,儲(chu)(chu)能(neng)技術可(ke)有效儲(chu)(chu)存電(dian)力(li),以(yi)免發生缺(que)電(dian)或是綠能(neng)供過(guo)于(yu)求的(de)窘境.雖然在儲(chu)(chu)能(neng)技術中,鋰離(li)子(zi)電(dian)池效率(lv)高,也是當今廣泛(fan)技術,但(dan)由于(yu)鋰礦地球(qiu)含量比鎂、鈉(na)與鋁(lv)還要(yao)低(di),萃取也具困難性,鋰離(li)子(zi)電(dian)池并不適合大范圍使(shi)用.

    報告指(zhi)出(chu),目前迫切需要低成(cheng)本和(he)可(ke)大(da)規(gui)模應用的(de)固定式電力儲(chu)能設備(bei),為此目標,現在已(yi)有(you)一波新(xin)型電池研發浪潮,而這些電池大(da)多是由地表(biao)含量高且易于制造(zao)的(de)零件組成(cheng).