用於電池電流的新材料
- 建檔日期：106-08-12
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美國能源部阿貢國家實驗室(Argonne National Laboratory)發明新的電池材質，由具電化學穩定的分子組成，以避免無謂反應造成的能源流失。此類電池稱為非水氧化還原液流(nonaqueous redox flow)，能源儲存在大型槽罐內的負電荷與帶正電荷的溶液中。由分子組成具能量的液體並決定電池能量多寡，此著重於設計理想的分子量以溶解在帶正電荷的槽罐中。為極大化其效率，分子結構需盡可能保有能量，同時也足夠穩定以減少多餘反應造成能量流失。分子反應的可逆性使電池可重複充電與放電，充電過程中，儲存在帶正電荷容器中的分子透過氧化過程流出電子。但若不穩定時將會發生問題，帶正電荷的分子將與周遭的反應，而耗損其可作為電力的能源。當失去電子時，分子將本能的尋求其他電子，但若形成鍵(bond)則代表無法再用於發電。研究團隊利用雙環取代(bicyclic substitution)關閉耗能反應發生，以保護分子最具活躍性的原子端，類似利用絕緣體覆蓋暴露的電線。雙環取代並非新的概念，但此研究為首次將其應用於電池材料。過去科學家利用大量保護原子鏈以提高穩定性，但這些保護通常將電池悶死，使只有一半具反應性分子具釋放能量的能力。研究人員發現透過利用雙環取代，可保護所有分子具反應能力的部位，但卻不會影響其可逆性，將可提高電池表現。研究發現電池將再重複充放電150次後，僅喪失些許儲電能力，雙環取代使其不需在穩定性與可逆性中取得最適點。
