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圖 新聞投稿
2015-04-09
研發新一代電池 化學系王迪彥登上Nature
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國立臺灣師範大學助理教授王迪彥
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師大王迪彥參與工研院與史丹福大學合作研發登上Nature期刊的鋁離子電池
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【公共事務中心胡世澤報導】國立臺灣師範大學助理教授王迪彥參與跨國研究團隊,與工業技術研究院、美國史丹佛大學共同合作研發「可高速充放電鋁離子電池」,以低成本、高安全性、可高效率快速充放電,突破鋁電池壽命限制的研究成果,獲得國際肯定,一舉登上四月份英國自然(Nature)期刊!本技術目前已申請美國及台灣專利,未來將可取代傳統鉛酸電池,應用在大型儲能裝置及輕型電動機車/電動自行車電池上,成為下一代儲能新星。

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,現任中央研究院博士後,並兼任師大助理教授,在學術研究過程中,都受師大用心栽培,這次參與跨國團隊研究,在論文上掛名第五作者,也是師大登上國際知名期刊自然(Nature)的第一人,顯示師大培養的年輕學者,已具備學術研究實力。

此「可高速充放電鋁離子電池」技術有三大突破,一是找出鋁金屬與石墨材料的最佳組合,突破鋁電池材料的技術瓶頸;二是開發出和紙張一樣柔軟、可彎折,容易量產的薄型導電材料,未來能針對不同需求與特性來製造生產;三是穩定、安全、具耐久性,即使受到外力破壞,亦不須擔心引發災害。

鋁是地球上含量最多的金屬之一,具備高能量密度與高放電電位的特性,取得成本相對低廉,是科學家一直希望應用在電池上的材料之一。可高速充放電鋁離子電池的基本結構是由鋁金屬陽極和石墨陰極組成,工研院與史丹福研發團隊利用了石墨的疊層特性,讓鋁離子可以在石墨內部數萬層的石墨烯層之間快速進行嵌入/嵌出的電化學反應,可重複充放電達7,500次,能量仍然不會耗弱,在耐久性上交出漂亮的成績。加上薄型石墨導電材料和紙張一樣柔軟、可彎折、材質穩定,電解液基本成分由鋁鹽構成,在室溫下亦維持穩定狀態。放電過程中甚至可以承受鑽孔測試同時仍持續穩定供電,證明鋁離子電池的安全性。

目前「可快速充放電鋁離子電池」應用研究持續朝向提升石墨材料之電容量與石墨陰極材料量產化兩大方向發展。兩年內可望以搭配再生能源發電機組,裝設定置型的大型儲能裝置為發展目標。進一步更有機會取代壽命較短的汽車鉛酸電池,或提供動力給輕型電動車,一般汽車電池若改採用鋁離子電池,汽車電池壽命可望延長至十年以上,達到節能與降低維修成本的雙重效益。

此次研究成果由工研院鴻鵠計畫培育之綠能所林孟昌研究員為首,合作團隊包括史丹福大學化學系戴宏杰教授團隊、臺灣師範大學兼任助理教授王迪彥、臺灣科技大學化工系教授黃炳照等人。工研院長期推動鴻鵠計畫,讓研發人員透過與國際團隊實際合作,親身經歷不同國家的文化、研究方法與實驗室與研發環境,培養個人國際化之研究經驗。自2013年起,工研院就與史丹福大學展開鋁離子電池的雙邊合作計畫,在實質的技術突破後,包括專利以及後續的產業合作上都有分工。未來以此技術為基礎,將可把台灣在科技研發、快速製造的強項,連結全球創新能量,在再生能源儲能產業上扮演創新的關鍵角色。

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