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本田與NASA研發新型氟化物電池,能量密度可達鋰離子電池的十倍

鉅大LARGE  |  點擊量:893次  |  2020年04月29日  

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。目前本田研究所正與加州理工學院、勞倫斯伯克利國家實驗室(LawrenceBerkeleyNationalLaboratory)以及NASA美國太空總署JpL噴射推進實驗室(JetpropulsionLaboratory)…等研究機構的科學家合作研究新型電池,并已于2018年十二月正式發表論文。


鋰離子電池比鎳氫電池等老式電池更加有利的充電和放電速率,以及可免除無完全放電所出現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:鋰和鈷開采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。


由于氟(F)帶負電并且在元素周期表中屬于電負性(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制作成陰極,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:僅可供應一個電子)供應到三個電子,因此能量密度可達目前鋰離子電池的10倍,可讓電動汽車、智能手機...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。


而研究團隊發現一種BTFE電解質(bis(2,2,2-trifluoroethyl)ether,基于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坎。另外,在高制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。


至于何時會量產,目前還沒有更進一步的消息。還有待于關于Coating涂裝制程簡易化、延長電池陰極與陽極壽命以及更大電能密度...等等的突破。


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