成大團隊研發環保鈉電池 能減少對環境的危害

【本刊訊】電池,是一種儲存化學能轉換成電能的裝置,在日常生活中隨處可見也唾手可得。不過,由於幾乎市面上所販售的電池內部都包含電解質等有毒物質,因此,使用完後的電池需透過回收,以降低對環境的汙染。有鑑於此,由成功大學材料系洪飛義、呂傳盛教授所帶領的研究團隊嘗試開發出一種無毒電池,能減少對環境的影響。

目前,日常生活中所使用的電池都含有電解液等有毒物質,雖然在某些高科技產品中使用的鋰電池污染較小,但其電池分解或水解時的產物也會帶來一定的腐蝕性和毒性。所以,研究團隊以「無毒」為前提進行發想,進一步研發出的環保鈉電池,此種電池沒有爆炸困擾,廢電池也不需特別處理;適合做為風力發電、太陽能發電等儲電系統,並且放置在農業區或水源區,也不會危害環境、造成汙染。

研究團隊最初的構想是希望研發出無毒且價格便宜的電解液,在經過多次不同溶液的配方與各方面嘗試後,最後選用常被工業用來當作洗滌劑的磷酸鈉,將其粉末稀釋成為鈉離子電解液。由於採用鈉離子的電解液,因此電池中的正、負極其中之一必須以鈉為主體。所以,團隊以碳為負極,而正極的部份則試著使用包括氧化鈉在內的各式鈉氧化物,從中發現「鈉錳氧」、「鈉鐵氧」都能發揮電化學特性,且穩定性高。

研究團隊表示,這項電池的發現,從一開始的發想到成功研發出此環保型鈉電池,前後所花費的時間不到1年。而能夠迅速獲得這項成果,主持人洪飛義表示,由於團隊中的研究生多來自不同領域,包含有地球科學、化學和材料等不同科系、背景的長才,因此研究人員在相互相輔相成之下,才能快速、有效率的將此環保電池研發出。

洪飛義指出,電池當中的電解液價格不便宜,以市售來說目前1公斤約臺幣2萬元,而團隊所研發出的鈉電池,其中所需填充的磷酸鈉1公斤則為臺幣300元,價格相差甚鉅。而若是正極以鋰為主體粉末的電池,每公斤約20美元,但是以鈉為主體粉末的正極,1公斤則約3美元。整體來說,實驗室所研發出的鈉電池,綜合其材料成本只有鋰電池的5%。

雖然成本降低,不過研究團隊也表示市售鋰電池的發電量為120 mAh/g,而此環保鈉電池的發電量則為60 mAh/g,大約只有鋰電池一半的發電量。但若以安全、環保、生態等角度來看,如果可以將環保鈉電池導入大型風力發電或太陽能發電儲能系統,未來即使遇上天災使儲電相關設備受損時,也不必擔心有環境危害等問題。

新聞來源:成功大學,〈成大材料系洪飛義團隊研發出環保鈉電池〉,2018年4月11日。

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