哈佛鋰電池 十分鐘幫電車充滿電

近日，哈佛大學發表最新“三文治”固態鋰電池設計，或為當今的電動車鋰離子電池作質量的大突破，除了可維持上千次的充放電迴圈，以及更長的使用壽命，還能讓電動汽車在短短十分鐘之內充滿電。

這項新技術是由哈佛大學約翰 · 保爾森工程與應用科學學院(SEAS)的一個團隊發明的。據哈佛工程與應用科學學院副教授李鑫表示，鋰離子電池雖然具有優異的電池容量跟容量密度，奠定手機、筆記本等智能電子產品的基礎，讓化石燃料車轉型為電動汽車、也能用電池儲能系統輔助再生能源發展，但其並非完美無缺，這些電池的穩定性一直很差。

鋰離子電池由石墨陽極（負極）與鋰金屬陰極（正極）組成，通過中間的液態有機電解質來傳遞鋰離子，不過隨着衝放電次數增加，電極會形成尖刺樹枝狀的鋰晶枝，最終將長到足以刺穿減緩電流和熱量的隔離膜，使電池內部短路，縮短使用壽命。目前科學家們主要希望能通過“固態電解質”，取代揮發性高、有腐蝕性的液態電解質，好比哈佛大學提出的“BLT三明治電池”設計。

如果用煙肉番茄三明治來比喻電池設計的話，正負兩極就是吐司，疊在正極上方的石墨塗層則是生菜，至於內餡則分為第一與第二電解質，第一電解質有如番茄，把當作煙肉的第二電解質夾在一起。之所以要讓第一電解質有如番茄夾煙肉一樣、把第二電解質包住，團隊表示，這兩種電解質的化學性質不太一樣，晶枝容易滲透第一電解質、但第一電解質與鋰金屬的穩定性較高；第二電解質則相反，鋰穩定性差、不容易受晶枝影響。

雖然新電池設計無法抑制晶枝生長，但是能夠安全且穩定控制晶枝，讓晶枝不會突破“煙肉”層，還可以通過回填晶枝生長產生的空隙，完成自我修復的效果。實驗指出，電池在一萬次充放電後，仍可維持初始百分之八十二效率，這種高電流密度更能讓電動汽車在十至二十分鐘內充滿電。

據悉，這種多層設計可以引導和控制鋰狀晶體的生長，新設計也可顯示鋰固態電池也能與商用鋰離子電池競爭，多層設計的靈活和多功能優勢，更有機會讓鋰固態電池套用到現有的電池量產技術。

目前，電動汽車電池會隨着時間的流逝而退化，並且可持續使用長達七八年，這取決於它們的使用量──就像智能手機電池一樣。雖然可以更換電動汽車電池，但價格可能高達數千英鎊，這意味着駕駛員通常最好完全購買一輛新電動汽車。

水 登