利用複合奈米粒子打造電池陽極，電池充電速度有望翻倍
作者 EnergyTrend | 發布日期 2018 年 06 月 15 日
鋰離子電池需求與日俱增，消費者對電池技術要求也越來越高，因此為了滿足電池市場，德國能源與氣候研究所（IEK-1）研發出適用鋰電池電極的奈米複合材料，可大幅提升電池儲存容量、壽命及充電速度，有望在 1 小時內儲存 3 倍電量。
鋰電池技術發展以來，雖然跟過去相比電池性能已有長足進步，但智慧型手機電力頂多撐一天、電動車也需要續航力更久的電池，各國科學家仍努力提升電池的功率密度和充電率。IEK-1 研究員 Dina Fattakhova-Rohlfing 指出，陽極材料是提升電池性能的關鍵之一。
Fattakhova-Rohlfing 表示，一般來說科學家可用二氧化錫（tin dioxide）材料當陽極，藉此提升比容量（specific capacities），與一般碳陽極相比，二氧化錫陽極可以儲存更多能量、吸收更多鋰離子。然而錫氧化物充放電循環穩定性極差，循環幾次後電池容量就會下降。
因此科學家想利用混合材料或是奈米複合材料來打造陽極，該團隊則看中石墨烯的結構穩定性與導電性優勢，在石墨烯層上研發富含銻（antimony）元素的二氧化錫。銻─二氧化錫粒子尺寸小於 3nm，並可直接「長」在石墨烯層上，且粒子越小越能與石墨烯層接合，提高粒子對石墨烯層體積變化耐受性之餘，也能進一步提升鋰電池穩定性與壽命。
Fattakhova-Rohlfing 指出，該奈米粒子可提高材料導電性、加快陽極反應速度，與傳統石墨陽極相比，1 分鐘內可儲存的電量多 1 倍，甚至有望在 1 小時內儲存 3 倍電量。
該技術可大大提升電池充電速度，還不會損害電池容量，Fattakhova-Rohlfing 表示，充電速度越快、越容易導致電池容量減少，所以以往如果要維持高能量密度，只能降低充電率。但藉由含銻陽極，即使經過 1,000 次充放電循環，仍然可以保留 77% 電池容量。
Fattakhova-Rohlfing 指出，團隊可用簡單且富經濟效益方式生產奈米複合材料陽極，此概念也可用於其他類型的鋰電池陽極設計，研究也希望該發展可為快充鋰電池與高能量密度電池開闢道路。
