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媒體報導

全球獨創 清大研發紅磷奈米電池
新聞來源:自由時報   發佈時間:2017-04-12 15:02:44

2017-04-12 記者吳柏軒 報導

清華大學化學工程系教授段興宇研究團隊鎖定紅磷材料電池,打破傳統高溫製程,突發奇想從藥品型錄中尋找原料,找出碘跟磷合成物,在室溫下僅五分鐘就溶合出全球獨創的「紅磷奈米粒子」,讓磷的電導率提升一百億倍,將可取代商用電池的負極石墨,提升電池續航力,成功獲國際權威奈米科學期刊《Nano Letters》刊登報導,讓電池研究更上一層樓。

 
室溫下可製出 電池續航力大增
段興宇解釋,學理認為紅磷比石墨可多七倍的電容量,但有導電性極差的缺點,根本無法充電,傳統用高溫來提升磷的導電性,卻也因此讓磷容易耗損,若添加其他材料變複合體,又降低電容量,故全球的紅磷電池研究陷入瓶頸。
段興宇說,學生研究時,決定打破傳統,甚至要來一本藥品型錄,從中找尋含磷品項,測試實驗數百種後,成功找到一種「三碘化磷」原料,透過還原劑跟界面活性劑,在室溫中把液體混合,五分鐘內立刻產生鮮橘色的「摻碘的紅磷奈米粒子」,成為紅磷電池最佳材料。
 
反向思考 從藥品型錄中找到靈感
該研究第一作者、清大化工博士生張維中表示,成功關鍵是「反向思考」,因傳統研究都要高溫,但該製程無法讓磷單獨形成奈米材料,某次偶然下,用沸點較低的三碘化磷實驗,竟然出現意想不到的好效果,因此重新設計,終於創出全球第一個室溫下誕生的紅磷奈米粒子。
段興宇表示,將紅磷變成含碘的奈米粒子,其電導率提升一百億倍,更容易充電,且實驗顯示,在數百次的充放電後,粒子依然穩固沒有被破壞,可直接用在商用電池中,取代負極石墨。若以蘋果手機電池為例,原本要用六克石墨,如今只要一克的紅磷奈米即可,將可做出更小、更輕、續航力更佳的新電池;未來還能用在鈉離子電池上,幫助綠能電網儲電的效率大幅提升,目前已申請多國專利中。