鈉電池可能帶來能源新革命

鋰金屬的價格在過去五年幾乎翻了一倍,這是因為鋰離子(Li-ion)電池的需求量持續增加,你可以在手機、筆電、平板都用的的到它,當然還有電動車,這當然與環保意識有關,不會排放廢氣的電動車深受市場歡迎,然而不幸的是,鋰是一種稀有金屬, 2017年全球僅生產出4萬8千噸的鋰,僅比前一年略有增加,而這樣的數量無法滿足未來能源需求。

既然鋰的產量不足,那麼可不可以用化學性質相似的元素來替代?鋰屬於鹼金族元素(鋰、鈉、鉀、銣、銫、鍅),或許鈉就是不錯的替代方案,我們都知道,鹽就是氯化鈉,大海裡有著數不盡的鹽,可說是取之不盡、用之不竭。目前普度大學(Purdue University ) 研究員唐家樑(Jialiang Tang)的團隊就在進行相關的研究。

然而,鈉離子電池並不容易,問題在於鈉離子在開始充電時,會隨著電循環粘附到電池的陽極端(由硬碳,也就是石墨製成),而不會傳播到該去的陰極端。鈉離子會積聚成稱為「固體電解質界面」這會影響電池的壽命。

唐家樑團隊成員維拉斯.波(Vilas Pol)說:「通常固體電解質界面是好的,因為它可以保護碳顆粒免受電池的酸性電解質的影響,但是如果過多,也會消耗了我們為電池充電所需的鈉離子。」

為了使鈉離子較為穩定,研究團隊將鈉化為粉末狀,並由礦物油(己烷)來混合成為溶液,如此就能使鈉同時具有活性,又不會消耗鈉離子。

他們在實驗中發現,這種鈉溶液確實解決了原本鈉電池壽命不足的問題,充電和放電都變得更穩定,電容量可以更高,現在他們已經將該技術申請專利,或許5年之內,就有商用的鈉電池問世。

如果鈉電池可行,那麼充電電池就一定比現在要便宜許多,甚至廉價到只有百分之一,那麼大型化的充電電池就能更為普及,這就可以對於供電不穩定的太陽能、風能發電來儲存電力,這將是綠能電力的重要躍進。

中時電子報 江飛宇

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