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科学家意外造出400倍超长寿电池,手机、笔电从此告别电池老化

  

科学家意外造出400倍超长寿电池,手机、笔电从此告别电池老化

你有没有笔电或手机用了好几年还没坏,却因为电池老化一定要插着电源才能使用的经验?现代琳琅满目的电子产品,从手机、笔电到平板,大都使用充电电池,而其中最常见的就是锂电池,通常经过上千次重複充电使用后,电池就会开始明显地衰退,蓄电量大幅降低。也因此很多时候,电子产品最先坏的就是电池。

据 Popular Science 报导,加州大学尔湾分校研发了新的电池,用奈米金线来储存电力。使用这个架构做出来的电池,可以循环充电约 20 万次而无明显的损坏或衰退,远远超越一般锂电池的表现。加州大学尔湾分校  的新闻则提到,一般电池大约 5000 -- 7000 次充电循环后就会开始快速死亡。

然而造出长寿电池的研究人员并不清楚背后的原理,他们本来只是打算要做一种固态电池,用胶态电解质取代电解液来储电,因为包括锂离子电池在内,常见的电池内部多含大量液体,而液态电池对温度敏感,极度易燃。因为局部充电及可塑性高等特性,大部分电子产品的电池都含有液体。另一方面,根据 欧洲储能高峰会资料,要找到导电良好的胶态电解质则相当困难。

论文主要作者之一 Reginald Penner 说,他们在循环充电的过程中意外发现这些电池没有明显的损耗迹象,「但我们还不清楚背后的机制。」

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加州大学尔湾分校的化学家 Reginald Penner,不过尔湾团队的胶状电解质才是让他们的研究独树一格的原因。胶会和金属氧化物涂层作用,进而避免崩解。金属线愈长,表面积就愈大,就能累积愈多电荷。

Penner 解释,「不只是用来固定金属线,它还能让金属氧化物更柔软,因此也更不易碎。它让负责储存电荷的金属氧化物更加坚韧。」

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左边为没有使用胶状电解质的奈米线,充放 4000 次后的样子,右边为胶状电解质中的奈米线,充放 10 万次后损坏情形微乎其微 (

根据 Popular Science,虽然这项技术可望为消费电子产品延长约 400 倍的电池寿命,但它并不是一般电池的形式,电池通常需要正负极来向外通电,但这个装置将两极接在一起,自成一个迴路,自己帮自己充电,这样一来更方便持续测试充放电。Penner 表示这就像两个杯子互相倒水,过程中会有一些水溅出来而浪费掉,这样来回充电通常也会耗损一些电能,在这个情况下,他们的电池在 20 万次循环后,只耗损了约 5% 的电量。

另外,虽然实验中只需要少量的金,但要大量製造这种电池的话,用金还是太贵了。Penner 认为可以用像镍之类比较常见的金属代替,这就需要其他技术的支援。

团队未来的目标是将这项技术实行在电池上,并进一步探讨背后的机制和原理。

此研究结果已刊登于美国化学学会的 Energy Letters 页面。

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