日期: 2017 年 4 月 11 日

翻藥典找「磷」感 清大首創紅磷奈米電池

清大化學系教授段興宇(中)與學生組成研究團隊,投入紅磷電池材料的研究。(清華大學提供)

 

〔記者吳柏軒/台北報導〕清華大學化學系研究「紅磷」材料,要將其運用到電池負極,實現科學理論中較石墨多7倍的電容量,研究團隊翻閱藥品型錄找到靈感,發現三碘化磷材料,在室溫下混合其他溶劑,幾分鐘就創出全球首個「紅磷奈米粒子」,可直接替換現在商用電池中的石墨材質,做出更輕更小的電池,成果登上了奈米科學的標竿期刊《Nano Letters》。

  • 清大化學系教授段興宇研究團隊,投入紅磷電池材料的研究,透過藥品型錄找到關鍵材料「三碘化磷」,在室溫下幾分鐘就做出全球獨創的「紅磷奈米粒子」,可增加現行3C鋰電池的電容量或減輕重量,讓效能與運用大幅提升。(清華大學提供)清大化學系教授段興宇研究團隊,投入紅磷電池材料的研究,透過藥品型錄找到關鍵材料「三碘化磷」,在室溫下幾分鐘就做出全球獨創的「紅磷奈米粒子」,可增加現行3C鋰電池的電容量或減輕重量,讓效能與運用大幅提升。(清華大學提供)

該研究由清大化學系教授段興宇與學生張維中等人組成研究團隊,花1年多時間,實驗數百種材料後,才發現關鍵材料;

段興宇說,紅磷在學界理論中,比石墨可容納更多電量,高達7倍,且地表存量豐富,但紅磷卻偏偏導電性極差,也很難奈米化,更容易在充放電的過程中破損,過去研究參雜其他複合材料,但卻大幅降低紅磷特性,效果並不彰顯。

段興宇說,過去文獻為了導電常常用高溫加熱紅磷,但此法並做不出奈米粒子,團隊學生決定放棄高溫方法,後來乾脆從一般廠商中找來藥品的型錄,一項項翻閱尋找,最終發現了沸點較低的「三碘化磷」材料,透過還原劑、界面活性劑,在室溫下把材料用溶液合成法,到進去幾秒鐘就呈現漂亮的橘色,幾分鐘便製造出全球獨創的「摻碘的紅磷奈米粒子」

段興宇表示,該紅磷奈米可直接取代目前商用電池中的負極材料,如石墨,且同電量情況下,只需石墨的6分之1重量即可達到相同效果,但實際增加的電量或減輕的電池重量,仍須看正極材料與其他電池耗材裝置,但已經能大幅提升現有電池效用,且實驗充放數百次仍可正常使用,目前已申請專利。

段興宇說,現代人常使用3C手機,該紅磷奈米粒子可運用在鋰電池上,使其待機電量大增,而目前也發現跟納離子電池可結合,對將來綠能電網的儲電效率也可大幅提升,應用很廣。

資料來源:自由電子報2017-04-11  16:45