美国研发出高速充放电的铝离子电池

没得比

　在经济部能源局的支持下，工研院与美国史丹福大学共同合作，以石墨和铝为原料，成功研发出全球第一个可稳定高速充放电的铝离子电池。目前实验样品的充放电循环已可达2万次。此一研究成果日前于美国荣获2016全球百大科技研发奖(R&D Awards)肯定，工研院目前也已申请多国专利，此专利将与史丹福大学共享。

　　相对于锂，铝是地壳中蕴藏量更为丰富的金属，约占地壳8%。除了价格便宜外，铝材料也较为环保，故十分受到世界各国电池储能研究团队的重视。工研院院长及资策会执行长刘仲明表示，过去铝离子电池的循环寿命太短，难以实际应用。研究团队带着这个困难到史丹福大学进行探索，花了一年左右的时间，终于有了重大突破。在学术方面，此研究成果登上了《Nature》期刊，也因为此研究的特点在于实际解决问题，因此在商业化上有很大的潜力。

　　工研院新能源技术组组长万皓鹏表示，工研院一直很希望在铝电池领域有所突破，却迟迟无法成功。因此，研究团队带着发展铝电池组的构想到了史丹福大学，他们那里有一平台，汇集了世界各地研究者所提供的各种电池材料。很幸运地，工研院团队试到了铝电池需要的石墨材料。在过去，铝电池大约经过100次充放电后就不能再使用，而研究团队找到的石墨材料可以跟铝电池做匹配，且充放电可以达到7，500次，目前则已经提升到2万次。

　　电池研发主要分成正极与负极材料，工研院一直无法突破的部分，在于正极材料，因而希望专精于奈米、碳材料的史丹福大学，能协助找出该材料。也因为双方合作，才找出可作为正极材料的石墨，并透过将铝氯离子在石墨的层状结构中嵌入/嵌出，实作出具备高速充放电并兼顾续航力特性的铝电池。另外，铝电池所使用的离子液体在室温下是液态的盐类，因此若遇到高温短路也不会起火，在安全性上占有相当优势。

　　万皓鹏进一步分析，由于铝电池的能量密度比较低，所存的电量没办法像锂电池一样高，同样电量的话，铝电池会变得很大颗，所以要取代3C产品用的锂电池是不太可能的，除非在材料上有所改变。不过，虽然能量密度不如锂电池，但铝电池有机会在充放次数上取胜，可针对轨道车辆、大型电动车等应用领域发展，取代铅酸电池、超级电容等。

　　工研院目前已做出电动车用的铝电池芯，未来一年希望能把相关材料做最佳化，并进一步提高蓄电容量。目前铝电池的蓄电容量是40～60Wh/Kg，铅酸电池是30 Wh/Kg，锂电池则是180～200Wh/Kg，据刘仲明估计，距离铝电池商业化，大约还需要两年时间。