清大研发电池新材料 电容量高7倍体积更小

由国立清华大学教授段兴宇带领的研究团队，研发出全新的电池材料“掺碘的红磷纳米粒子”，它与目前锂离子电池负极材料的石墨相比，有高达7倍的电容量，且耗材只要六分之一，更小、更轻、更具续航力。许多科学家都在构...

由国立清华大学教授段兴宇带领的研究团队，研发出全新的电池材料“掺碘的红磷纳米粒子”，它与目前锂离子电池负极材料的石墨相比，有高达7倍的电容量，且耗材只要六分之一，更小、更轻、更具续航力。

许多科学家都在构思如何能突破现有锂电池充电量的极限，以发展出体积更小、电量更高的电池。清华大学化学工程系师生团队研发出全新电池材料，并制成全球第一个以红磷为负极的全电池，可实际使用，研究成果已登上纳米科学国际期刊(Nano Letters)，并获得科普杂志“美国化学化工新闻”(C&EN news)撰文报道。

清华大学教授段兴宇表示，锂离子电池目前广泛用于3C商品，但它的充电量已无法再提升，因为负极所使用的石墨材料电容量已达极限，过去有学者想以磷来替代石墨，但问题是磷可蓄存的电量虽高，但几乎不导电，如同绝缘体。于是他们耗时1年多，实验过数百种材料后，发展出溶液合成法，使用三碘化磷为原料，在室温下只要5分钟就可合成出“掺碘的红磷纳米粒子”(Lodine-Doped Red Phosphorus Nanopa人体icles)，电导率可瞬间提升为原来红磷的100亿倍，且经过数百次的充电、放电后，仍可稳定不破裂。

段兴宇：‘(原音)这一类的纳米粒子，就是它纳米化了，而且它的电导率是一般商用红磷的100亿倍，这是一个很惊人的数字这样，所以我们可以直接的把这个材料做成锂离子用的电池，那也可以Demo出一个概念*的成品。’

段兴宇以最新的苹果手机iPhone7为例，目前使用的电池负极石墨耗重约6公克，若改用掺碘的红磷纳米粒子，只要不到1公克就能有同样的电容量。他提到，这项负极材料未来透过产学合作，将能有更广阔的发展与应用。

段兴宇强调，磷是地表上最丰富的元素之一，便宜又容易取得，使得新材料的发展潜力无穷，研究团队已着手申请“掺碘的红磷纳米粒子”多国专利，未来还将尝试应用在钠离子电池上，期盼能降低工厂大型储能电网的成本，及提高可用的电容量，为新一代电池研发带来更进一步的突破。