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沙子當原料…新款鋰電池 電力強3倍

自由時報/ 2014.07.11 00:00
〔編譯陳伃軒/綜合報導〕美國加州大學河濱分校柏恩斯工程學院研究人員,利用沙子研發出一款硬幣大小的鋰電池,電力是傳統鋰電池的三倍。

傳統鋰電池依賴石墨做為陽極原料,但石墨的發展已到極限,因此研發焦點都轉向奈米矽;雖然矽儲存的能量為石墨的十倍,但卻有難以大量製造與降解速度太快的問題。

加大河濱分校研究生費福斯六個月前在加州一處沙灘休憩時發現,沙子內含高比例石英(二氧化矽),而石英轉變成矽後便能成為能量來源,於是他開始尋找美國哪裡的沙子石英含量最高,最後在德州找到。

研究團隊透過連串步驟,將沙子純化成石英,並加入鎂與鹽混合後再加熱,利用鹽吸熱、鎂除去氧氣而得到純矽,這個純奈米矽有著多孔性立體狀類海綿體結構,提供更大的空間讓鋰離子快速經過。利用這種奈米矽陽極製作出硬幣大小的電池,經測試發現,其電力為目前一般鋰電池的三倍。

電池效能的提升,意味著智慧型手機和筆記型電腦的充電頻率從每天一次,變成每三天一次,電動車電池的壽命也是原先的三倍。目前電動車電池的壽命約為五年到七年、里程數約為十六萬公里,若新型電池裝載在電動車上,將能有效增加電池行駛里程,並節省車主換新電池所需的高額費用。

費福斯形容這項發現「簡直是聖杯,低成本、無有毒物質,能在不危害環境的情況下製造出高效能鋰電池」。這篇研究刊載在本月的「自然科學報告」期刊。研究團隊下一步將繼續研發尺寸更大、可用於智慧型手機的電池。

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