瑞士尋獲新型抗腐蝕材料,盼提升鋁電池應用與效率

作者 | 發布日期 2018 年 05 月 14 日 8:15 | 分類 材料、設備 , 能源科技 , 電力儲存 follow us in feedly

科學家致力於發展低成本、高效與安全電池,而身為鋰離子電池後起之秀,也有不少科學家關注並不斷研發鋁電池(aluminium batteries),其中瑞士聯邦材料科學技術實驗室(Empa)與蘇黎世聯邦理工學院(ETHZ)已找出兩種材料,可望提升鋁電池效率與增加用途廣泛性。



根據在《Advanced Materials》報告,氮化鈦(titanium nitride)與聚芘(Polypyrene)為良好替代材料,前者為導電性高與耐腐蝕性強的合成陶瓷材料,由常見的鈦和氮元素組成,且易於製造;後者則為碳氫化合物,儲存容量可與石墨相競爭,可做為電池正極材料。

由於鋁電池電解質腐蝕性極強,甚至可腐蝕不鏽鋼與金,因此科學家正在尋找替代材料或是抗腐蝕材料。而氮化鈦可是說是該研究的突破口,該材料比不鏽鋼更有效阻擋腐蝕性電解質,同時也能以薄膜生產,如此一來就可以覆塗在電池上的聚合箔(polymer foils),ETHZ 功能性無機材料教授 Maksym Kovalenko 認為,研究可進一步提升氮化物的多功能性。

科學家已成功在實驗室打造氮化鈦鋁電池(見首圖)。Kovalenko 指出,氮化鈦也可以用在金屬導體,甚至能將其印刷在塑膠上,其潛在應用也不限於鋁電池,也可用在鈉基電池、鎂基電池或高壓鋰離子電池。

▲ 聚芘的分子結構。

第二種材料聚芘則為聚合物分子結構,當其分子鏈無序聚集時,聚芘會具有導電性。Kovalenko 表示,分子鏈之間存有許多空間,可讓電解質中較大離子能夠滲入電極材料。團隊則認為聚芘和氮化鈦都是可撓式材料,可望用於可撓式電池,但目前該材料仍處於實驗室階段。

這兩項材料發展皆有望提升再生能源的儲能應用。當日照強烈與風大時,儲能技術可有效儲存電力,以免發生缺電或是綠能供過於求的窘境。雖然在儲能技術中,鋰離子電池效率高,也是當今最為廣泛技術,但由於鋰礦地球含量比鎂、鈉與鋁還要低,萃取也具困難性,鋰離子電池並不適合大範圍使用。

報告指出,目前迫切需要低成本和可大規模應用的固定式電力儲能設備,為此目標,現在已有一波新型電池研發浪潮,而這些電池大多是由地表含量高且易於製造的零件組成。

(本文由 EnergyTrend 授權轉載;圖片來源:ETHZ

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