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印度理工學院馬德拉斯分校開發出新技術延長鋰電池壽命

印度理工學院馬德拉斯分校(IIT-Madras)物理系Prof. Sundara Rmaprabhu所率領的研究團隊開發出新技術,可以改善鋰電池裡陽極物質的容量,開發出壽命為巿售產品四倍的新鋰電池。     
     
研究團隊結合兩種鋰離子儲存機制開發出新複合化學物,運用於鋰電池中可以使電池經過一萬次存放電程序後,仍保有1,120毫安時(mAh/g)的電容量,並且維持高電流密度(即在短時間內可以產生高電流的能力),等於有效延長了電池壽命。這項研究成果已經發表在國際學術期刊《Journal of Materials Chemistry A》。     
      
與石墨相比,奈米碳管(Carbon Nanotube)雖具備些許優點,但以奈米碳管作為電池內的陽極物質會有些技術限制,而且鋰離子在存電時進入奈米碳管後,無法在放電時完全從奈米碳管釋出,使電池效率降低。      
     
Prof. Ramprabhu表示已克服這個缺點,透過剝解奈米碳管的部分外層結構的方式,使其更具有儲存鋰離子的功能,也提昇電流傳導運作,但卻不會影響到奈米碳管的基礎結構。這個外層被部分剝解的奈米碳管與稀層石墨烯(Graphene)很類似。    
     
為了要再增加電池效能,研究人員在剝解奈米碳管外層加入了硫(Sulphur),理論上硫具有1,675毫安時高的電容量,所以才會如此操作。加入硫後使鋰產生多硫化的化學作用,在作用初期會形成高階多硫化鋰,後期則演變成低階的多硫化鋰。據研究人員Ms. Anaya Gangadharan表示,產生低階多硫化鋰對本項研究是很有幫助的。          
     
這項研究在同一個電池裡同時結合了兩種儲電機制,分別為:鋰電池裡的鋰離子產生的嵌入反應,以及鋰硫電池裡的硫物質產生的氧化還原反應。這正是新電池可以在經過一萬次儲放電後,仍維持高電容量的原理。        
      
研究團隊表示已經將研究所得到陽極物質登記取得專利,並嘗試結合陽極與合適的陰極,以進一步測試電池效率及電容量維持率,以期正式取代巿售電池的陽極物質。研究人員目前正在積極測試在鋰離子電池及鋰硫電池中使用這種陽極物質後,可以提昇電容量維持率的技術。                

更新日期 : 2017/02/15