Honda與NASA研發新型氟化物電池 能量密度可達鋰電池的十倍

氟化物不只可以用來保護牙齒,科學家還發現可以拿來做為電池的原料。目前Honda研究所正與加州理工學院、勞倫斯伯克利國家實驗室(Lawrence Berkeley National Laboratory)以及NASA美國太空總署JPL噴射推進實驗室(Jet Propulsion Laboratory)…等研究機構的科學家合作研究新式電池,並已於2018年12月正式發表論文。

鋰離子電池比鎳氫電池等老式電池更有利的充電和放電速率,以及可免除無完全放電所產生的記憶效應而導致電量變差的缺陷。但鋰離子電池也有一些明顯的缺點,例如:鋰(Li)和鈷(Co)開採時對環境的破壞以及電池本身具有過熱易爆炸或著火的危險性。新型氟化物電池不僅可免除以上缺點,其實科學家早在1970年代就已發現氟非常適合作為電池的特性。

由於氟(F)帶負電並且在元素週期表中屬於電負性(electronegativity)最強的元素(與鋰的電正性容易丟掉電子正好相反),它非常容易「捕捉」電子,因此而有很優的電導性而會與銅結合製作成陰極,其三個氟原子可與銅結合(銅-三氟化鑭,Cu @ LaF3)可比鋰僅一個原子作為電池陽極(LiCoO2:僅可提供一個電子)提供到三個電子,因此能量密度可達目前鋰離子電池的10倍,可讓電動車、智慧型手機...等產品的續航力提升8倍。

但因為氟化物電池必須加熱到約攝氏150度才能正常工作,而氟本身活性很高具有腐蝕性,甚至還很容易與惰性氣體結合,因此高溫會讓它過度活潑而增高危險性,所以一直以來沒有受到重視。

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而研究團隊發現一種BTFE電解質(bis(2,2,2-trifluoroethyl)ether,基於醚溶劑中的干燥四烷基氟化銨鹽)可輕易將氟在室溫下溶為離子態而能在電池內部穩定來回穿梭,大幅降低氟化物電池的使用門檻。另外,在高製造成本石墨烯固態電池尚無法量產化之前,氟化物電池也很有可能會先取代鋰離子電池。

至於何時會量產,目前還沒有更進一步的消息。還有待於對於Coating塗覆製程簡易化、延長電池陰極與陽極壽命以及更大電能密度...等等的突破。

訊息來源:Science期刊

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Bear

曾於2002~2004任職於Option改裝車訊編輯,之後轉戰汽車銷售十餘年,擔任總代理新車及超級跑車的銷售業務及公關企劃,藉由過去的工作經驗作貼切的報導,以協助讀者們購車前的參考,是在下的職責以及撰稿方向。