電動飛機不是夢 鋰電池的革命性突破 紅藻膠體大幅延續鋰-硫電池壽命

自1991年Sony成功開發鋰離子電池。它的實用化使人們的手機、筆記型電腦等行動3C電子設備的重量和體積大大減少。盡管如此,鋰離子電池的供電量、能量密度和充電速度問題有限,幾乎所有使用者每天都至少充電一次或以上,對於長時間使用者來説是一件非常麻煩的事情。因此,廠商使用不同的材料來開發更高效能的的鋰電池,如下表:

由於硫化物的廉價成本,普通的鋰硫化物電池(Li/FeS2)具有鋰離子電池的兩倍以上的能量密度。然而,硫化物本質是很容易分解的,特別是在電池外殼中。硫化物能將電池組件保持在一起,以確保電路不會斷裂。當硫化物分解時,電池的充電能力和壽命也就下降了。然而,美國勞倫斯伯克利國家實驗室近日發表研究發現,科學家們設計了一種用海藻的萃取物替代鋰電池硫化物的方法,使電池壽命更長。

伯克利國家實驗室科學家劉高正在研究各式各樣的鋰電池。

紅藻的萃取物稱為角叉菜膠(carrageenan),可用於穩定鋰硫電池,作爲粘合劑將電池的活性物質保持在一起,并且與硫化物反應,以確保它不會快速分解。

“市場對於儲存電源的需求很高,但可供開發使用和製作電池的化學成分很少,主要原因是無法達到成本目標,”劉高說。 “硫化物是一種非常低成本的材料 – 它幾乎是免費的。硫化物的能量容量遠遠高於鋰離子。所以鋰硫化物是一種符合經濟效益的化學原料。”

含有豐富角叉菜膠(又稱爲卡拉膠)的紅藻。

角叉菜膠通常用作食品增稠劑,是一種天然合成的聚合物。劉高的團隊發現,當角叉菜膠與硫化物混合時,它產生了一種非常穩定的電極。這材料既是天然的,又具有成本效益。

劉高在伯克利國家實驗室利用紫外線和軟X射線束源測試了他的角叉菜膠穩定鋰硫電池理論。結果就這樣開闢了電池化學的一個新路徑。隨著這種穩定鋰硫電池的理論發展,劉高進一步尋求延長電池壽命的技術。

“我們想要達到數千個週期。”劉高解釋說。

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