〈鉅亨看世界〉鋰電池將被鉀電池取代?

鋰電池將被鉀電池取代?(圖片:AFP)
鋰電池將被鉀電池取代?(圖片:AFP)

鋰電池在儲能領域一直都處在龍頭地位,從手機到太陽能,再到電動車等,都能見到鋰電池的應用。不過,隨著安全、高效和強大能量儲存的需求不斷增長,科學家也持續在尋找鋰電池的替代品,如今美國科學家發現了更便宜且地殼含量更豐富的鉀電池。

鉀在地殼中約有 2.09% 的含量,且製造成本與材料的成本都比鋰還低,美國壬色列理工學院 (RPI) 的研究團隊期望通過使用全鉀金屬陽極,來創造出一種性能與鋰離子電池差不多的金屬電池,並具備更高的容量,RPI 鉀金屬研究論文的主要作者 Nikhil Koratkar 表示:「就性能而言,它可以與傳統的鋰離子電池媲美。」

到目前為止,鋰電池仍存在著晶枝生長的問題,隨著電池一次又一次地充電和放電,少量金屬 (醚鋰或鉀) 開始附著到陽極上,逐漸形成了很少的尖刺樹枝狀的鋰晶枝,最終將長到足以刺穿將陽極與陰極隔開的絕緣膜,從而使電池短路,縮短電池使用壽命。

儘管鉀電池也存在晶枝生長地問題,RPI 團隊研發出了自我修復的技術,能更讓電池在充電一整晚後,自動清除掉陽極上面的晶枝,防止過度生長。論文指出,在受控制的環境下,電池中的溫度提高到恰好的溫度,就能鉀金屬不會熔化,但又能在表面擴散,使樹枝狀的晶枝均勻消散。

Koratkar 將這種自我修復過程通過暴風雨結束後的雪堆來進行解釋,他表示,這就像是雪堆在風的吹散和陽光的照耀下,最終會縮小並變得平整。

「採用這種方法,想法是在不使用電池時,可以開啟一個電池管理系統,該系統將提升局部的熱量,從而讓樹枝狀晶體消弭。」Koratkar 說道。

RPI 團隊也發現,相對於鋰電池,鉀電池需要更少的熱量來完成自我修復過程。Koratkar 表示,這一令人鼓舞的發現意味著,鉀電池可能會更加高效、安全和實用。團隊也認為,這種低價且長壽的鉀電池很可能在未來投入商業化。


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