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2017-03-03
開發超高電容量鋁電池 化學系成果登『自然通訊』期刊
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國立臺灣師範大學特聘教授陳家俊
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(a) Schematic illustration of preparation process of a free-standing natural graphite (NG) film (steps A–D) bonded to a conducting carbon tape current collector (step E). (b) The top (scale bars, 10 μm) and (c) cross-sectional SEM images of GFF electrode.
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Density functional theory (DFT) and first-principles calculations was performed to investigate the structure of four intercalated tetrahedrally structured AlCl4− anions intercalated in the edge position of the graphite layers. The green and red spheres re

國立臺灣師範大學化學系特聘教授陳家俊率領研究團隊,開發超高電容量鋁電池獲得重大技術突破,師大頂尖大學計畫之研究成果近日榮登於『自然通訊』期刊 (Nature Communications)。

鋰電池已是大家熟知的一種二次充電電池,廣泛地應用於的手機、電器、至電動車上,然而由於鋰元素在地球上的含量有限,科學家一直在尋求新型電池之開發;而相對於鋰元素,鋁元素是地球上含量最多的金屬之一,鋁的製品在日常生活用品中隨處可見(例如:鋁箔紙,鋁罐等),而鋁元素也具備如鋰電池之高能量密度與高放電電位之特性,且取得成本相當低廉,科學家一直希望應用在電池上的材料之一。

在過去的全世界的研究上,所遭遇到的問題是因電容量的限制,從而導致電池能量密度無法有效提升。在教育部頂尖大學之計畫補助下,國立臺灣師範大學進行人才躍升研究計畫,由化學系陳家俊教授與王迪彥助理教授(現已轉任東海大學)領軍與史丹福大學Prof. Hongjie Dai、臺灣科技大學化工系黃炳照教授,進行跨校、跨國學術合作,在鋁離子電池之開發上,有效的提高鋁電池之電容量,在未來商業應用上獲得重大突破,研究成果榮登於本期之『自然通訊』期刊 (Nature Communications)。

團隊所開發之「可充放電鋁離子電池」,是和紙張一樣柔軟、可彎折、容易量產的薄型導電材料所構成,未來能針對不同需求與特性生產製造出之鋁電池,將會具有高穩定性及耐久性、相較於鋰電池,其安全性超高,即使受到外力破壞,亦不須擔心引發爆炸災害。本技術未來在工業之應用上相當有潛力,未來開發鋁電池作為儲電裝置,將有無窮之商機,目前整個團隊已經朝向可應用產品之開發前進。

通訊作者師大化學系陳家俊教授從清華大學畢業,美國哈佛大學化學所博士,曾在中正大學任教,現任師大特聘教授,也是師大與中央研究院原子與分子科學研究所合聘研究員,學術專長包含「地球含量豐富並無毒性之硫化鐵奈米晶體製作及光電元件上應用」、「雙金屬合金奈米晶體的合成及在催化上之應用」、「奈米材料在醫學影像生物分子傳遞及檢測之應用」、「奈米粒子對眼睛及皮膚之生物安全性研究」,以及「石墨稀之製作及作為光電元件電極之研究」等五大項,其研究成果預期將在產業界及經濟面產生相當重要的影響。

第一作者王迪彥從國立臺灣師範大學化學系畢業後,留校攻讀碩士班、博士班,曾任中央研究院博士後、師大助理教授,在學術研究過程中,都受師大用心栽培,曾是師大登上國際知名期刊自然(Nature)的第一人,這次登上『自然通訊』之成果也是於師大所完成,顯示師大培養的年輕學者,已具備學術研究實力,這學期他已轉任東海大學。

刊登於『自然通訊』期刊網址:(Advanced rechargeable aluminium ion battery with a high-quality natural graphite cathode)http://www.nature.com/articles/ncomms14283

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