來自廢棄太陽能板,再生矽奈米粒子可提高電池容量 10 倍

作者 | 發布日期 2020 年 02 月 15 日 18:40 | 分類 手機 , 能源科技 , 電力儲存 follow us in feedly


鋰離子電池可說現今最常見的電池技術,包括智慧型手機、筆電、電動車與儲能系統在內,鋰電池都是它們的供電核心,不過較上述科技產品的進步飛速,電池似乎還停留在原地,目前鋰電池發展已達瓶頸,為此不少科學家尋求新突破,決定將鋰離子電池的陽極改頭換面。

目前鋰離子電池的正極(陰極)主要材料為鋰,負極(陽極)為石墨,其中矽是備受看好的石墨替代材料,無論是在吸收鋰離子的效果還是在地殼上的含量,都比現在電池採用的石墨材料還要好,美國鋰電池新創公司 Advano 指出,若用在石墨電極添入矽材料,電池容量理論上可以增加 10 倍,也可以減少材料使用量,進而降低電池成本與電池大小。

不過在以往的研究中,要把石墨換成矽並非易事,矽材料在鋰電池充電時會膨脹 300%,放電時又會恢復正常大小,這讓矽材料的耐用性大打折扣,也會破壞電池的結構,因此受限於材料物理特性,現在電池陽極仍是石墨為主。

而 Advano 為了解決這個問題,致力用簡單步驟製造出適用各種石墨陽極的功能性矽奈米粒子。

其中 Advano 的矽材料為取自廢棄太陽能板、半導體等的再生矽,根據創辦人兼執行長 Alexander Girau 所言,關鍵是在壓碎矽料時將反應性奈米粒子附著其上,這樣就能簡單製造出功能性矽奈米粒子,最後再將碳基複合材與功能性矽奈米粒子相結合,而在化學處理過程中,碳化矽纖維表面會「長出」類似發霉的絨毛,如此一來便能幫矽挪出膨脹與縮小的空間。

(Source:Advano

這種粉末適用於各種不同配方的石墨陽極,用量愈多電池容量就愈大,而目前 Advano 每年可以生產 1 噸矽奈米粒子,未來希望可擴大至 10 倍,同時也盼矽奈米粒子價格可從每公斤 500 到 10,000 美元降至 15 到 150 美元。

目前該公司也獲得 1,850 萬美元的募資,其中包括被譽為 ipod 之父的 Tony Fadell 旗下公司,Fadell 表示,若鋰電池使用時間增加十倍,這就可以解決人們對電池的充電焦慮,而只有 Advano 可以同時解決材料獲得容易度、循環壽命、成本、製造經濟性等四大挑戰。

(首圖來源:shutterstock)