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遇見未來／丟掉行動電源… 我的電池會自high

【經濟日報╱記者 謝艾莉】
2014.07.16 03:45 am

你曾經遇到這樣的問題嗎：在風景區興高采烈地拍照或正透過行動電話談公事，突然電子產品電池沒電了，因而平白錯過了美麗的風景，甚至丟掉一筆龐大的訂單。

為了延長電池壽命，美國史丹佛大學和美國能源部國家加速器實驗室（SLAC）的科學家小組，近期已開發出全球第一款能夠「自癒」的電池電極，有望大幅增加電池的生命周期、讓鋰離子電池蓄電量更大。

所謂的自癒電池電極，是透過改善電池聚合物矽電極材料，讓鋰離子電池可以存儲更多的蓄電量，甚至達到自動充電效果。

這項研究有機會讓電池不必充電就能一直使用，初期鎖定手機等手持式裝置應用，並進一步延伸至電動車相關應用。

美國研究人員已開發出具有自癒功能的鋰電池原型，下一階段將朝手機充放電500次、電動車充放電3,000次之後，鋰電池容量皆不會下降的目標邁進，逐步邁向商品化。

自癒矽電極 電池免充電

台灣產研界對自癒電池都相當有興趣，兩大電池模組廠新普、順達科都正積極投入研發，但尚未達到量產階段。工研院先以開發長效型鋰電池為主軸，預計2015年達到產品雛形量產目標，並且持續進行工程優化研究，目標完成真正的「自癒電池」開發。

存儲力更強 能量密度高

工研院材化所總計畫主持人張介威表示，工研院掌握獨步全球的機能型高分子技術，已獲得兩項美國專利，開發出有機高分子膜，可應用在鋰電池的陽極材料表面成膜，這款具備高還原、高導電特性的膜，讓鋰電池的陽極壽命大幅延長。

一旦自癒電池商品化，將徹底改變人類的生活，人們不必再為了因為行動裝置沒電，要在咖啡店裡跟陌生人搶插頭充電，或是隨身攜帶行動電源因應，若能進一步擴大至家庭應用，未來家家戶戶透過能自己回復電力的電池，不再受到停電所苦，甚至有機會向插頭說「拜拜」。

自癒電池也將改變汽車工業生態，現階段電動車往往礙於電池續航力不夠長，導致市場接受度偏低，民眾還是傾向買汽柴油為動力的汽車。

電動車搭載自癒電池之後，電池航力將不再是問題，民眾開再遠都不必擔心沒電的問題，將帶動「換車潮」，有效降低人類對汽油等傳統資源的依賴，降低汙染問題。

主要電池技術與應用

鉛酸電池

應用：近十年應用在電動自行車上，中國大陸有上千萬台。

特色：危險性不高、技術很成熟，從1859年研發至今已經有上百年的歷史。

串聯電池

應用：可串聯高電壓模組化電池。

特色：因應大型工具或家電耗電量需求大，透過串聯方式可增加電池模組供電量，但無法避免體積與重量變大的問題。

磷酸鋰鐵電池

應用：電動車對電力供給穩定度、安全性要求極高。

特色：可供電動車使用，但仍須定期充電。

自癒電池電極

應用：仍在研究室階段，初期將鎖定手機等手持式裝置應用，並延伸至電動車等領域。

特色：讓鋰離子電池可以存儲更多的蓄電量，透過能夠自癒的聚合物，達到自動充電、甚至不必充電的效果。

鋰離子電池

應用：手機、筆電。

特色：性能比鉛酸、鎳氫和鎳鎘好，且蓄電能量密度高；1991年日商Sony正式推出鋰離子二次電池商品。

依隔離層系統的不同，又區分為鋰離子電池與鋰高分子二次電池，兩者均以碳材為負極，配合鋰鈷、鋰錳或鋰鎳氧化物等正極活性物質。