科技前沿│將納米線添入固態電解質 降低鋰離子電池易燃性

導語

CBHA100

不過研究人員也表示，雖然納米線大大提升導電率與防火性，但仍無法在室溫穩定運作，距離商業化還有一段距離，尚需要再持續研究。

從手機、3C產品到電動車或是大型儲能電廠，鋰離子電池可說是無處不在，為當今儲能技術主流，但安全性質一直為人詬病，因此不少科學家試圖找出各式解決辦法。根據美國化學學會期刊《Nano Letters》，科學家發現納米線（nanowires）不僅可降低鋰離子電池的易燃性，也可以增強電池性能。

離子透過電解質在電極兩端移動，而傳統的電池電解質是由鹽與有機溶劑製成，為最成熟、使用最廣泛的技術之一，但容易蒸發並可能引起火災，因此研究人員已將目光轉向固態電解質，並提出不少潛力選項。

其中聚合物電解質（Polymer electrolytes）為潛在生力軍，具有穩定、便宜與可撓等優點，不過其同時存有較差的導電性與機械性質，還無法達成商業化。因此為提升該電解質競爭力，科學家想要藉由增加化合物排列來增強電解質。

浙江工業大學材料科學家陶新永及其團隊便製造出硼酸鎂（Mg2B2O5）納米線，由於該材料具良好機械性能和導電性，還是一種無污染、低毒性的阻燃劑，可提升防火碳層的穩定性，於是團隊想將硼酸鎂納米線置於固態聚合物電解質中，研究該材料特質是否可為電池性能盡一分心力。

該團隊將聚合物電解質與分別與5%、10%、15%跟20%重量的硼酸鎂納米線混合，發現納米線可增強電解質導電性，且與沒有加增納米線的電解質相比，新型電解質可承受更多應力（stress），讓電極表面更穩定。

團隊指出，離子流動加速讓電池導電率進一步提高，研究也發現該電解質不具易燃性。團隊實際將新型納米線電解質與磷酸鐵鋰（LiFePO4）陰極與鋰陽極組合後，與舊有的電解質相比，倍率效能（rate performance）和循環容量也更高，在溫度50°C、40°C與30°C跟0.2C放電倍率下，循環容量為150、106與 0mAh g-1。

不過研究人員也表示，雖然納米線大大提升導電率與防火性，但仍無法在室溫穩定運作，距離商業化還有一段距離，尚需要再持續研究。

....

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！