鋰離子電池藏易燃危機 中大團隊利用護膚霜成分研非易燃鋰電池

社會 17:07 2020/05/14

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中大機械與自動化工程學系副教授盧怡君(左)及其博士生謝婧(右),利用一種護膚霜常用成分,成功研發低成本、非易燃的鋰電池電解液。(中文大學提供圖片)

電子產品常用的鋰電池暗藏危機,不時有電池過熱而自燃甚至爆炸的事故出現。中大機械與自動化工程學系副教授盧怡君領導的研究團隊,利用一種護膚霜常用成分,成功研發一款水系鋰離子電池電解液,能夠提供穩定電壓之餘,也令電池不易燃,而且成本可降低6倍。

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團隊自2018年起研究增加電池安全性的方法,取得研資局約80萬元資助計劃。盧怡君表示,現有鋰電池在短路時會釋放熱能,令電池過熱,引起電解液燃燒,科學界因而研究以水系電解液取代傳統有機電解液。

不過,水系電解液會限制電池電壓,雖然近年以加入高濃度鋰鹽解決問題,但鋰鹽成本高,而且內含的化學物對人體有毒性,更會破壞生態。

中大團隊為新型電解液做燃燒測試,即使以火槍噴向電解液,都不會燃燒。(中文大學提供圖片)

經過兩年研究,團隊利用護膚霜、潤滑劑常用的「聚乙二醇」,成功研發新一款的鋰離子電池電解液。在低鋰鹽濃度下,新款電解液的穩定電壓視窗達到3.2伏特,能夠充放電300次,效能與傳統鋰電池及水系電解液鋰電池接近,但新款電解液不易燃燒,較為安全。

盧怡君指,以往的水系電解液鋰電池中有80至85%重量都是鋰鹽,成本約為每公斤7至20美元,新款電解液將鋰鹽重量佔比降至30至35%,成本可減6倍至每公斤約1美元,而電解液中的鋰鹽成分減少,也讓其棄置時更為環保。

團隊的研究結果已刊登於國際期刊《自然材料》。盧怡君表示,已經為技術申請專利,而技術有效、簡單,成功商品化的機會很高。團隊未來的研究方向是將電解液的穩定電壓視窗提升至4或4.5伏特,以增加應用,並研究加強電解液的穩定性、改善電極等,料3至5年就可做出商品。

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記者:徐紹軒