中國儲(chǔ)能網(wǎng)訊：在經(jīng)濟(jì)部能源局的支持下，工研院與美國史丹福大學(xué)共同合作，以石墨和鋁為原料，成功研發(fā)出全球第一個(gè)可穩(wěn)定高速充放電的鋁離子電池。目前實(shí)驗(yàn)樣品的充放電循環(huán)已可達(dá)2萬次。此一研究成果日前于美國榮獲2016全球百大科技研發(fā)獎(jiǎng)(R&D Awards)肯定，工研院目前也已申請(qǐng)多國專利，此專利將與史丹福大學(xué)共享。
相對(duì)于鋰，鋁是地殼中蘊(yùn)藏量更為豐富的金屬，約占地殼8%。除了價(jià)格便宜外，鋁材料也較為環(huán)保，故十分受到世界各國電池儲(chǔ)能研究團(tuán)隊(duì)的重視。工研院院長(zhǎng)及資策會(huì)執(zhí)行長(zhǎng)劉仲明表示，過去鋁離子電池的循環(huán)壽命太短，難以實(shí)際應(yīng)用。研究團(tuán)隊(duì)帶著這個(gè)困難到史丹福大學(xué)進(jìn)行探索，花了一年左右的時(shí)間，終于有了重大突破。在學(xué)術(shù)方面，此研究成果登上了《Nature》期刊，也因?yàn)榇搜芯康奶攸c(diǎn)在于實(shí)際解決問題，因此在商業(yè)化上有很大的潛力。
工研院新能源技術(shù)組組長(zhǎng)萬皓鵬表示，工研院一直很希望在鋁電池領(lǐng)域有所突破，卻遲遲無法成功。因此，研究團(tuán)隊(duì)帶著發(fā)展鋁電池組的構(gòu)想到了史丹福大學(xué)，他們那里有一平臺(tái)，匯集了世界各地研究者所提供的各種電池材料。很幸運(yùn)地，工研院團(tuán)隊(duì)試到了鋁電池需要的石墨材料。在過去，鋁電池大約經(jīng)過100次充放電后就不能再使用，而研究團(tuán)隊(duì)找到的石墨材料可以跟鋁電池做匹配，且充放電可以達(dá)到7,500次，目前則已經(jīng)提升到2萬次。
電池研發(fā)主要分成正極與負(fù)極材料，工研院一直無法突破的部分，在于正極材料，因而希望專精于奈米、碳材料的史丹福大學(xué)，能協(xié)助找出該材料。也因?yàn)殡p方合作，才找出可作為正極材料的石墨，并透過將鋁氯離子在石墨的層狀結(jié)構(gòu)中嵌入/嵌出，實(shí)作出具備高速充放電并兼顧續(xù)航力特性的鋁電池。另外，鋁電池所使用的離子液體在室溫下是液態(tài)的鹽類，因此若遇到高溫短路也不會(huì)起火，在安全性上占有相當(dāng)優(yōu)勢(shì)。
萬皓鵬進(jìn)一步分析，由于鋁電池的能量密度比較低，所存的電量沒辦法像鋰電池一樣高，同樣電量的話，鋁電池會(huì)變得很大顆，所以要取代3C產(chǎn)品用的鋰電池是不太可能的，除非在材料上有所改變。不過，雖然能量密度不如鋰電池，但鋁電池有機(jī)會(huì)在充放次數(shù)上取勝，可針對(duì)軌道車輛、大型電動(dòng)車等應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)展，取代鉛酸電池、超級(jí)電容等。
工研院目前已做出電動(dòng)車用的鋁電池芯，未來一年希望能把相關(guān)材料做最佳化，并進(jìn)一步提高蓄電容量。目前鋁電池的蓄電容量是40～60Wh/Kg，鉛酸電池是30 Wh/Kg，鋰電池則是180～200Wh/Kg，據(jù)劉仲明估計(jì)，距離鋁電池商業(yè)化，大約還需要兩年時(shí)間。
