美國研發氟基電解質，有望延長電動車鋰電池壽命

作者 EnergyTrend 發布日期 2018 年 07 月 19 日

首圖來源：UMD

電動車能跑多遠，完全要看電池的蓄電力多強，因此為滿足消費者胃口，各國科學家與廠商紛紛絞盡腦汁力求突破，而近期美國軍方與科學家聯手，成功提升鋰電池性能，在充放電千次之後電池容量仍可維持逾 9 成，有助於延長未來電動車電池壽命與再生能源儲能技術發展。

鋰電池應用相當廣泛，智慧型手機、電動車到電池儲能系統都可以看到它的身影，但目前電動車鋰電池的鋰陽極、鎳或是高電壓陰極材料通常具有強烈腐蝕性，即使材料擁有高能量，往往也會破壞其他電池材料，讓電池容量隨著充放電次數增加而越來越少，縮減電動車電池壽命。

因此為解決此難題並克服鋰電池容量限制，美國馬里蘭大學（UMD）、美國陸軍研究實驗室（ARL）與阿貢國家實驗室（ANL）攜手合作，透過抗腐蝕的高度氟化（fluorinated）電解質，成功解決電池電極的不穩定性，即使充放電次數 1,000 次以上，該電池仍可維持 93% 容量。

電解質為鋰離子電池命脈之一，鋰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，但容易蒸發並具有易燃性，因此目前各家研究員仍在尋找其他可能性。

UMD 工學院 A. James Clark School 化學與生物分子工程教授王春生（Chunsheng Wang）指出，團隊發現氟基電解質除了可穩定腐蝕性材料的可逆反應、進而延長電池壽命之外，還具有防火功能，減緩鋰電池易燃問題。

儘管以往研究對氟作用的結果各不相同，但是在該研究中，氟化材料是實現目標的關鍵功臣。ARL 研究實驗室研究員許康（Kang Xu）表示，化學材料成分固然重要，但如何排列與分配也是一門學問。

而其他科學家也相當看好這項技術，南韓首爾大學化學和生物工程副教授 Jang Wook Choi 表示，雖然該技術還需要持續最佳化才能抵達商業化標準，但這項研究已讓電池更進一步朝高能量密度（energy density）邁進。

目前該團隊已成功製出硬幣大小的電池原型，首先將於手錶進行測試，未來還會與業界合作將電解質用於高電壓電池。該研究已發表在《Nature Nanotechnology》。

相較於其他電池，鋰離子電池具有高能量密度、高功率及長壽等優點，而隨著未來電動車與再生能源電池儲能技術需求越來越高，科學家仍得持續研發高性能鋰離子電池，不然就得再另外開發成本較低的高容量電池。